田口法在内置式永磁同步电机优化设计中的应用

结合田口法和有限元软件对一U型转子磁路结构的内置式永磁同步电机(IPMSM)的气隙长度、永磁体尺寸及永磁体位置等相关参数进行优化设计,使铁耗、转矩脉动、单位质量永磁体产生转矩等性能最优。首先,根据所选取优化参数的个数及各参数的水平数建立田口实验正交表,对正交表中各次实验进行有限元仿真;然后对仿真结果进行平均值与方差的分析,评估优化参数对各性能指标的影响以及影响所占的比重,得到最佳优化方案;最后,对最佳优化方案进行有限元仿真,仿真结果与优化前电机比较,各性能指标得到很大的提升,验证了田口法在IPMSM优化设计中有效性。     

新型内置式无轴承永磁同步电机设计与电磁分析

传统内置式无轴承永磁同步电机气隙磁密为矩形波分布,谐波分量较大,其系统难以精准调控.首先根据麦克斯韦张量法分析其径向悬浮力控制机理,运用傅里叶变换,对比了传统内置式永磁转子和新型内置式永磁转子等3种转子结构的气隙磁密和谐波分量;其次采用参数化有限元法,比较了3种转子结构悬浮绕组电流和悬浮力关系.最后,将电机模型和外部电路进行联合仿真,分析了新型内置式转子结构瞬态电磁场运行工况,在设定电机模型为转速为15 000r/min、输出功率为4kW的情况下,计算定子绕组空载感应电势波形,验证了径向悬浮力控制原理.     

内置式永磁同步电机磁路饱和特性分析与补偿的研究

分析了磁路饱和对内置式永磁同步电机(IPMSM)及其控制系统性能的影响。建立了考虑磁路饱和的电流控制算法,分别分析了磁路饱和在恒转矩和恒功率范围内对电机输出特性的影响。基于SVPWM控制方式和电流解耦控制原理,利用MATLAB仿真工具建立具有磁路饱和特性的内置式永磁同步电机模型及其磁路饱和影响补偿的调速系统模型,实现了系统仿真。仿真结果表明磁路饱和补偿的调速系统提高了输出转矩,拓宽了弱磁区的速度范围,且有效提高调速系统的跟随性,鲁棒性和精确度。     

宽调速范围低转矩脉动的一种新型内置式永磁同步电机的设计与分析

宽调速范围与低转矩脉动一直是设计电动汽车用内置式永磁同步电机时所追求的重要目标.设计了一种转子结构为W的新型内置式永磁同步电机,并进行了绕组结构优化与性能分析.利用有限元分析法,将所设计的电机初始模型、优化模型以及转子结构为一字型的传统内置式永磁同步电机模型进行了对比分析.通过对电机的永磁体用量、dq轴电感、弱磁调速能力、齿槽转矩以及纹波转矩等重要参数的详细对比分析,最终选择了36槽8极转子结构为W的内置式永磁同步电机设计方案.此方案在保证电机转矩、功率要求的前提下,可以获得较宽的调速范围和较小的整体转矩脉动.     

基于有限元的内置式永磁同步电机矢量控制性能分析

建立了一台55 kW内置式永磁同步电机有限元模型,采用有限元方法计算了电感参数和在满足电压电流约束条件下的实现最大转矩输出的最佳电流控制角,电流矢量id,iq,及输出转矩。计算结果表明由于恒转矩区磁路饱和,参数对内置式永磁同步的影响较大,而在恒功率区即弱磁控制区域,电机的饱和度减小,解析方法与有限元计算结果吻合;说明有限元分析结果可比较准确地反映电机的磁路饱和程度,是对内置式永磁同步电机性能分析的最佳工具。     

考虑电压饱和的内置式永磁同步电机弱磁控制研究

电流控制器是内置式永磁同步电机驱动控制系统的核心部件,弱磁控制是保证永磁同步电机高速运行的重要手段,二者对提高系统性能起着关键性作用。将内置式永磁同步电机的弱磁控制算法与电流控制器的电压饱和现象进行综合考虑,设计了一种基于SVPWM的抗电压饱和的弱磁控制算法。该算法利用逆变器电压空间矢量控制的输入与输出的电压差对控制系统中的d轴电流进行调节,在实现弱磁控制的同时,有效抑制了电流控制器的电压饱和,提高了其动态响应能力。与常规弱磁算法的对比研究还表明,由于该算法扩大了逆变器直流侧电压的利用率,从而有效提高了恒功率区的转矩输出能力。     

电动汽车用永磁同步电机的超前角弱磁控制

针对电动汽车用内置式永磁同步电机系统,采用超前角弱磁控制的方法来控制永磁同步电机。首先给出了永磁同步电机的数学模型,然后阐述了超前角弱磁原理,并详细给出了基于矢量控制的超前角弱磁控制方案。最后仿真和实验结果表明,转速稳定上升,运行平稳,弱磁算法有效。 更多还原     

基于有限元分析的内置式永磁同步电机转矩特性的优化设计

内置式永磁同步电机(IPMSM)的转矩特性直接影响着电机驱动运行的平稳性,针对转矩中的脉动,一方面通过定子斜槽消除齿槽转矩,另一方面通过永磁体分段来减小纹波转矩,最终达到了减小转矩脉动的目的,并且在一定程度上提高了电机弱磁调速的能力,扩大了电机的恒功率范围。     

纯电动汽车用永磁同步电机空间矢量控制系统建模与仿真

在分析小型纯电动汽车动力学方程和永磁同步电机PMSM数学模型的基础上,建立PMSM驱动汽车的数学模型,并利用空间矢量脉宽调制技术和模糊PID控制算法设计了车速-电流双闭环控制系统,以驱动汽车变速运行。在Matlab 7.6/Simulink环境下搭建了纯电动汽车车速-电流双闭环控制系统动态仿真模型,依据行驶需求对电动汽车在某档位的车速与转矩进行了仿真分析,并对控制策略进行了静、动态性能验证。仿真结果表明:该系统具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点,为实际纯电动汽车驱动控制系统的分析与设计提供了新的思路。     

基于永磁同步电机的电动汽车能效控制

电动汽车(electric vehicle,EV)的一次充电行驶里程是制约电动汽车推广的重要因素之一,其与电动汽车的能量利用效率有着密切的关系。对行驶中的电动汽车进行受力分析,考虑到风阻、滚动摩擦和坡道阻力等外界因素,结合电动汽车的驱动部分和传动部分,建立了基于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的电动汽车数学模型。提出了针对电动汽车的最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制方法,该方法中的电机驱动电流给定值是电动汽车负载的非线性函数,通过数值化求解可得到直轴电流I_d和交轴电流I_q的最优给定值。对该方法在不同外界阻力和车速的情况下与传统的零直轴电流控制方法进行了对比,结果表明该最大转矩电流比控制方法能有效提高电动汽车的动态性能和系统效率。     

不可控发电运行过程分析与系统优化

内置式永磁同步电动机(IPMSM)弱磁高速运行时,逆变器开关管的信号突然消失会导致电动机系统处在不可控发电运行状态。此时,逆变器的续流二极管组成不可控整流桥,电流由电机通过整流桥整流,然后流向直流侧电池。文章首先建立了系统的数学模型,然后通过对系统运行过程进行仿真分析,求得电池吸收能量值和整个过程反馈能量值。接着,为避免不可控发电对电池、电机、逆变器以及其它系统组成部分的损害和有效地对电池进行充电,对电路提出了改进措施。     

永磁同步电机无传感器变结构矢量控制

针对电机控制中采用的PI调节器对电机参数变化及外加干扰时鲁棒差和无位置传感器控制实现困难等问题,在研究常规永磁同步电机矢量控制策略的基础上,将滑模变结构控制(VSSMC)和无迹卡尔曼滤波(UKF)引入该策略中,用VSSMC分别替代策略中速度PI控制器和2个PI电流控制器,同时利用UKF对电机定子直轴电流、交轴电流、负载转矩、转子位置和转速进行实时估计,提出了一种新颖的基于VSSMC和UKF的永磁同步电机无传感器矢量控制方案.仿真结果验证了新方案的正确性,所设计的VSSMC能有效调节转速和电流,其调节效果优于常规PI控制器,所设计的UKF观测器能准确估计系统状态,而且两者对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声都具有极强鲁棒性,系统的动、静态性能明显增强.     

基于VB与Matlab混合编程永磁同步电动机电磁设计方法

为了缩短永磁同步电动机的研制周期,本文开发了基于VB与Matlab混合编程的永磁同步电动机电磁设计软件.提出了VB与Matlab混合编程的实现方法及其接口技术,实现了输入数据可视化,电机电磁计算快速化,输出数据表格化,工作性能图形化,软件维护便捷化,并以一台15 kW异步起动永磁同步电动机为例,验证了所开发软件的可靠性及实用性.     

稀土永磁同步电动机隔磁磁桥的设计研究

分析比较了稀土永磁同步电动机的各种隔磁磁桥，应用电磁场数值计算方法对稀土永磁同步电动机常用隔磁磁桥的形状和大小对电机空载漏磁系数的影响进行了深入的研究，总结出了有关规律，为稀土永磁同步电动机的设计提供了重要的依据．     

永磁同步电机参数测试系统的设计

永磁同步电机由电机控制器驱动,使其按照任意方向和速度运动。电机驱动器在驱动电机运行时需要根据电机的精确参数值进行计算,常用的参数有定子电阻、定子d轴电感、定子q轴电感等。本文设计了一种永磁同步电机参数测试系统,通过单片机的辨识算法来估算电机参数真实值,为电机驱动器的设计者提供了一种很好的辅助工具。     

逆变器供电对永磁同步电机振动和噪声的影响

为了分析逆变器供电对永磁同步电机（PMSM）电磁振动噪声的影响,建立了一台PMSM多物理场耦合振动分析有限元模型。首先,利用ANSYS建立电机2D电磁模型,通过有限元法分别计算了逆变器和正弦电流供电情况下4 000 r/min电机的磁通密度;然后,应用节点力传递法将电磁力耦合到定子齿上进行谐响应分析,计算电机振动噪声,分析逆变器和正弦电流供电下PMSM电磁振动和噪声频谱特性。     

高效节能稀土永磁同步电机设计技术研究

提出了油田抽油机专用稀土永磁同步电机(REPMSM)的设计方法和特点。通过对REPMSM的节能原理、稳态运行向量图和起动过程分析，结合油田抽油机的实际工作状态，提出一种新颖、实用的磁路结构形式。用文中设计方法研制的REPMSM比相应的异步电机效率提高6.5％，功率因数提高13％，起动转矩提高50％。在油田抽油机上使用节能效果明显。     

基于粒子群算法的永磁同步电机模糊控制研究

为提高永磁永磁同步电机伺服系统控制性能,提出了基于粒子群优化(PSO)算法的永磁同步电机模糊控制的设计方法,即应用PSO算法全局优化模糊控制器的ka、kb、ku参数和控制规则,提高模糊控制器的控制性能和效果。仿真实验结果表明,优化后的模糊控制器的动、静态性能均优于常规PID控制,具有较高的鲁棒性和控制精度。     

车用永磁同步电机的结构振动分析

以某车用永磁同步电机为研究对象,使用HyperMesh软件建立其有限元模型并进行结构模态分析,使用Ansoft软件进行电磁径向力波仿真分析;将模态分析结果与径向力波仿真结果相比对,从磁固耦合角度对该驱动电机的振动噪声特性进行了分析.分析结果为车用电机的结构优化设计提供了依据.