自起动永磁电机初始状态对起动冲击电流和冲击转矩的影响

研究了转子初始位置、通电时刻对自起动永磁电机动态起动性能的影响。以一台22kW永磁电机为例,通过理论分析和时步有限元计算揭示了起动冲击转矩、冲击电流与转子初始位置及通电时刻的关系。结果发现,当定子电流非周期分量产生的静止磁场对永磁体磁场产生增磁作用时,可能出现十几倍的起动冲击转矩和冲击电流。通过不同初始状态下的起动电流和转矩的实测分析,验证了该结论的正确性。     

蓄电池车辆直流电动机起动特性分析

本文应用状态变量分析法对蓄电池车辆直流电动机的三种起动方式的动态起动特性进行了研究.计算了满载时三种起动状态下电机的电流特性、转速特性和转矩特性;计算了各种起动过程的起动损耗和起动时间,同时进行了对比分析.在计及磁饱和效应影响时,本文提出了利用电机磁化曲线,使电机参数随机变化的处理方法.     

基于磁链补偿偏差解耦的大功率感应电机直流预励磁起动方法

针对大功率感应电机起动时会出现较大冲击电流,转矩响应较慢,造成电网、电机和开关器件的损害等问题,分析其起动电流过大的主要原因,提出一种基于磁链补偿偏差解耦的感应电机直流预励磁起动方法,通过预励磁对励磁电流和转矩电流进行设定,使电机起动前提前建立励磁磁场,整个动态过程中利用磁链误差补偿来保持磁链的稳定,偏差解耦可以很好地保证对励磁和转矩的控制。仿真结果表明,该方法能够使旋转磁链快速稳定地建立,实现整个控制系统的良好解耦效果,能有效地减小起动电流,对尖峰电流的抑制效果明显,并且转矩有较快的响应速度。     

三相异步起动永磁同步电动机起动特性

针对永磁电机牵入同步困难的问题,依据永磁电机基本原理和电磁场理论,对异步起动永磁同步电动机的起动性能进行了研究。以一台18．5kW6极切向式三相异步起动永磁同步电动机为例,建立永磁电动机起动过程的数学模型,给出了求解域和假定条件下的有限元方程,采用场路结合法计算了异步起动永磁同步电动机的瞬态电磁场,分析了样机的起动过程及隔磁磁桥尺寸变化和绕组排列不同对电机起动性能的影响。通过样机对模型仿真分析可知,样机具有较好的起动性能,能快速牵入同步转速,采用单双层绕组时起动性能要比采用双层绕组时的起动性能好;隔磁磁桥尺寸对电机的起动性能影响很大,其过大或过小都会使起动性能变差,不利于牵入同步转速。     

基于空间矢量及定子电阻压降补偿的异步电机交流预励磁起动研究

为了提高异步电机的起动性能,解决电机起动时出现较大尖峰电流、转矩响应较慢等问题,分析了上述问题出现的主要原因,进而提出一种基于空间矢量及定子电阻压降补偿的异步电机交流预励磁起动方法。该方法的本质是对磁链的控制,在空间矢量理论的基础上,对电机的动态方程进行深刻分析,揭示了起动电流过大的主要原因是由于磁链的不稳定,进而采用交流预励磁方法分别对励磁和转矩控制,使电机内部磁场在电机起动前平稳建立,而后控制电机的起动,并在整个动态过程中利用定子电阻压降补偿来抑制低频时磁链的波动。仿真结果表明,本方法能够使圆形旋转磁链逐步稳定的建立,实现了控制系统的良好解耦效果,能有效地减小起动尖峰电流,并且维持磁链幅值的稳定,更有利于电机的平稳起动。     

永磁同步电动机定位转矩对起动性能的影响

进行了异步起动永磁同步电动机的二维瞬态电磁场计算,分析了齿槽定位转矩对电动机起动过程的影响,计算结果表明,齿槽定位转矩不仅可以引起转矩波动、加大转速的超调、延长电机起动的震荡时间,严重时还会导致电机牵入同步失败。在此基础上,研究了提高齿槽转矩谐波次数以减小齿槽转矩的方法。     

两极异步起动永磁同步电机齿槽转矩的研究

异步起动永磁电机的齿槽转矩会引起转矩和转速的波动,对电机的起动和运行性能产生不利的影响.本文以一台2极1.5 kW的异步起动永磁同步电机为研究对象,分析了异步起动永磁同步电机齿槽转矩的特点,建立了该电机的有限元分析模型,并实验验证了模型的准确性.在此基础上,比较研究了转子闭口槽、定子辅助槽、优化极弧系数和采用不均匀气隙等几种方法对该电机齿槽转矩的削弱效果.     

无速度传感器的永磁同步电机无差拍直接转矩控制方法

针对传统永磁同步电机直接转矩控制方法中存在的转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,提出了一种永磁同步电机无差拍直接转矩控制方法。为了使系统工作于无速度传感器状态,提出了一种简单实用的基于转子磁链的转速辨识方法。基于永磁同步电机的数学模型,通过计算在一个控制周期内能同时精确补偿转矩误差和磁链误差的空间电压矢量,得出了基于磁链与转矩的无差拍控制方法。利用转子磁链旋转速度与电机转速(电角速度)完全一致的特点,提出了一种简单实用的转速辨识方法,并将此转速辨识方法与无差拍直接转矩控制方法相结合。对传统直接转矩控制方法和提出的改进型控制方法分别进行了仿真与实验对比。分析结果表明,相对于传统直接转矩控制方法,所提方法能够明显减小磁链与转矩脉动,并且保持了传统直接转矩控制中转矩动态响应快的优点。转速辨识方法能够快速、准确地提供转速信号。仿真与实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

异步起动永磁同步电动机起动特性研究

异步起动永磁同步电动机具有较高的功率因数和效率,同时具有异步起动能力.异步起动永磁同步电动机在起动过程中受到诸如异步转矩、发电机制动转矩、磁阻负序转矩等多个转矩的合成作用,使得电机的起动过程同感应电机相比更为复杂.本文在感应电机的基础上,通过改进其转子设计异步起动永磁同步电动机,并采用有限元法计算和分析其起动过程,最后通过实验对感应电机和异步起动永磁同步电动机进行了比较.     

基于二阶滑模的永磁同步电机SVMDTC

针对永磁同步电机空间矢量直接转矩控制中存在的磁链脉动大、转速超调大和转速动态响应速度慢等问题,提出基于Super-twisting二阶滑模控制理论将转速环、磁链环和转矩上的控制器全部换成Supertwisting滑模控制器。对所提出的控制理论利用MATLAB/Simulink仿真软件进行仿真验证。仿真结果表明所提出的控制理论能够成功抑制转速超调,实现提高转速、磁链和转矩的动态响应速度、抑制转矩和磁链脉动。     

永磁体不对称放置削弱内置式永磁同步电动机齿槽转矩

针对内置切向式转子结构磁极偏移时,每极磁密的大小和分布都不相同的问题,基于解析法研究了偏移角度的确定方法.与表面式永磁电机不同,内置切向式结构在永磁体不对称时,每极极弧宽度会发生变化,影响每极磁密的大小和分布,两者都对齿槽转矩有影响,因此确定永磁体位置时须考虑两者的影响.基于内置式永磁同步电动机齿槽转矩解析表达式,分析每极磁密大小与分布对齿槽转矩的影响,研究磁极偏移角度的确定方法,并与表面式永磁电机磁极偏移角度进行了对比.采用有限元法计算不同偏移角度对齿槽转矩有影响的磁密谐波和齿槽转矩,有限元计算结果表明,由于考虑了磁极偏移对每极磁密的影响,磁极偏移能有效地削弱齿槽转矩.     

单相永磁式低速同步电动机起动性能分析

采用d、q坐标系统,建立单相永磁式低速同步电动机异步起动数学模型,计算起动过程中存在的各次谐波电流和谐波转矩,分析它们对电机起动性能的影响。该方法可以应用于一般的单相永磁式和反应同步电动机。     

模糊调节电压矢量角度和幅值的SPMSMDTC系统

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩和磁链脉动较大的问题,提出了模糊调节电压矢量角度与幅值表面式永磁同步电机模糊直接转矩控制系统,采用模糊控制器和空间矢量调制技术取代传统直接转矩控制系统的滞环比较器和开关表输出电压矢量。模糊控制器输入量为磁链和转矩误差,输出量为输出电压矢量的角度和幅值。基于电压矢量幅值和角度对磁链和转矩的变化影响规律设计了模糊控制规则表。为了进一步抑制转速为负时的转矩脉动,设计自适应模糊直接转矩控制系统。仿真结果表明:模糊调节电压矢量角度与幅值的直接转矩控制系统可实现四象限运行,电机系统运行良好,仅在转速为负时,转矩脉动略有增大。自适应模糊直接转矩控制系统运行效果良好,在四象限内均可较好抑制转矩和磁链脉动。     

永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。     

基于调制系数最优法的TLDMC-PMSM新型直接转矩控制

针对矩阵变换器永磁同步电机系统(MC-PMSM)直接转矩控制方法出现的转矩磁链脉动大、幅值失调、系统鲁棒性弱等问题,提出了一种基于调制系数最优法的三电平直接矩阵变换器永磁同步电机(TLDMC-PMSM)新型直接转矩控制方法。首先描述了MC-PMSM直接转矩控制系统的原理;其次用三电平直接矩阵变换器替换两电平矩阵变换器,转速环通过复叠式螺旋滑模控制、转矩磁链环通过超螺旋滑模直接转矩控制替换传统的比例积分控制,并且引入调制系数最优法来抑制电机转矩波动逐渐增大,进而实现对永磁同步电机的精确控制;最后通过MATLAB/Simulink仿真软件和硬件实验验证所提方法的可行性与优越性。     

双三相永磁同步电机在混合储能系统中的转矩分配控制策略

针对电动汽车航能力差、电机控制不稳定的问题,将双三相永磁同步电机应用于电动汽车上,并设计了一种基于混合储能系统(HESS)的多相电机转矩分配控制策略。首先,利用矢量控制方式对永磁同步电机转矩与定子磁通之间的关系进行分析,得出转矩矢量表达式。其次,基于磁通和转矩的增量,提出了绕组去耦补偿、磁通观测和参数辨识方法,通过磁通参考值与磁通观测器之间的误差计算电压参值。最后,采用Matlab/Simulink软件对所提出的永磁同步电机控制系统进行仿真实验与分析。仿真结果表明:在所提控制策略下,系统负载转矩具有较强的抗干扰能力和良好的稳态性能;且具良好的电流控制效果,可在允许范围内逐步减弱至平衡状态。     

永磁同步电机直接转矩控制中定子磁链的分析

针对交轴电感大于直轴电感(Lq＞Ld)的凸极永磁同步电机转矩表达式的特点,得出了为了保证电磁转矩和负载角变化趋势一致时必须保证定子磁链给定幅值限制在一定的范围内,以及在基速运行范围内如何来改变定子磁链给定幅值达到最大转矩/磁链(MPTF)运行的目的,从而达到提高系统运行的效率,仿真结果表明采用基于MPTF的直接转矩调速系统较传统的直接转矩调速系统效率大为提高.     

基于响应面法的定子永磁型轴向磁通切换电机齿槽转矩优化设计

针对聚磁反应造成定子永磁型轴向磁通切换电机(SPAFFSPM)的齿槽转矩偏大、噪声大等问题。以减小定子永磁型轴向磁通切换型电机的齿槽转矩,提高电机的输出性能为目标,利用能量摄动法推导出电机的齿槽转矩解析表达式,分析影响齿槽转矩的定转子结构参数。基于响应面法与有限元法构造出定子槽弧宽、转子齿倾斜角及永磁体形状系数与齿槽转矩之间的响应面数学模型,推导出使齿槽转矩最小的定子槽弧宽、转子齿倾斜角及永磁体形状系数最优组合。最后建立优化前后电机三维有限元分析模型,搭建样机的实验平台,验证优化方法的合理性及准确性。结果表明,优化后的电机齿槽转矩减小约82.5%,且电机的输出性能得到明显提高。     

Halbach永磁阵列无刷直流电机转矩的解析计算和分析

Halbach永磁阵列具有灵活配置电机气隙磁通密度、磁屏蔽的特点,将其用于无刷直流电机以增加电磁转矩、降低齿槽转矩。在保角变换求解电磁场基础上,给出无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的解析计算模型,通过有限元仿真对该模型的准确性进行证明;使用该模型分析每极两块(1P2p)、每极三块(1P3p)Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角对无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩的影响,对比分析径向充磁、平行充磁和Halbach永磁阵列的无刷直流电机电磁转矩与齿槽转矩随永磁体厚度的变化规律。分析结果表明,合理配置无刷直流电机Halbach永磁阵列中主磁钢弧角和辅磁钢充磁方向角可提高电磁转矩、降低齿槽转矩,当永磁体厚度增加时,Halbach永磁阵列更有利于电磁转矩增加。     

基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制

为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法。在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律。采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义。将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制。仿真结果验证了该方法的有效性。