不同极槽配合电动汽车永磁同步电机弱磁性能及抗饱和能力研究

电动汽车永磁同步电动机需要宽的调速范围,但在高速弱磁时,铁心的饱和带来了较大的反电势失真和转矩波动,影响电机的运行性能。本文比较分析不同极槽配合的内置永磁同步电机高速弱磁工况的反电动势、电磁转矩和转矩波动情况。仿真分析表明,在高速弱磁条件下与分数槽电机相比,整数槽永磁同步电动机具有较高的反电势失真率和转矩波动;其中36槽8极电机弱磁能力最好,18槽8极电机转矩波动最小。     

电动汽车用永磁电机弱磁调速能力

针对电动汽车驱动系统对永磁电机恒功率调速范围的较高要求,研究了内置V型磁路结构参数对永磁电机弱磁调速能力的影响。采用有限元仿真的方法分析相邻磁极间距和磁极中心植入深度与直轴电感、交轴电感、凸极率、气隙磁密和永磁磁链之间的关系,并由此得到永磁转矩和磁阻转矩的变化规律。结合电机控制器最大逆变电压和输出电流,总结出永磁电机反电势和转子结构参数与弱磁调速范围的关系。样机实验结果表明,通过调整转子磁路结构进而优化电机反电势和凸极率的方法能够有效拓宽永磁电机弱磁调速范围。电动汽车用永磁电机应适当增加转子相邻磁极间距并降低永磁体埋置深度,降低电机反电势的同时增加磁阻转矩,提高恒功率调速阶段带载能力。     

电动汽车用新型模块化聚磁转子永磁电机设计及其对比分析

将轮辐型内置式转子和Halbach永磁阵列结合,并取消转子铁心加强筋,减小漏磁达到高聚磁同时兼顾凸极比,实现高转矩/功率密度和宽调速范围。在保证永磁体用量相同的情况下,建立新型高凸极比聚磁转子和V型转子两种电机模型,针对两者的分段转子拓扑,开展电磁性能对比分析,包括气隙磁密、凸极比、功率以及弱磁扩速能力等。同时,考虑到无转子铁心加强筋会导致转子分段存在结构强度问题,仿真验证新型高凸极比聚磁转子结构在最高转速6000 r/min时给予碳纤维护套保护下转子结构强度的可靠性;分析温度限制下新型高凸极比转子电机的功率输出。另外,对比两种不同电机结构的振动噪声情况。最后,研制一台16极/72槽新型高凸极比转子永磁电机样机,实验验证有限元分析结果的准确性。进一步说明了新型高凸极比转子永磁电机在转矩/功率密度和宽调速运行等方面的性能优势。     

电传动装甲车辆用永磁同步电动机的弱磁控制算法

在详细阐述永磁同步电动机的电流矢量控制策略的基础上,从最大电机输出能力角度讨论了最佳电流矢量运行轨迹,提出了一种适用于车辆全范围调速的弱磁扩速综合控制算法。在此基础上考虑电机电枢反应引起的id、iq轴电感参数的变化,分析其对电机弱磁性能和车辆加速性能的影响。通过MATALB/Simulink仿真,比较了不考虑电枢反应和考虑电枢反应时永磁同步电动机电机输出能力的变化,仿真分析了该算法下的电机弱磁扩速性能,仿真结果验证了弱磁算法和理论分析的正确性。     

正负凸极永磁辅助式磁阻同步电动机研究

永磁辅助式磁阻同步电动机是一种具有大凸极比、低空载电动势的内置式永磁同步电机。永磁体的不同安放位置使永磁辅助式磁阻同步电动机呈现出不一样的凸极特性,对电机性能产生影响。首先研究正、负凸极永磁辅助式磁阻同步电动机的矢量关系,接着讨论磁链完全补偿条件下的最大磁阻转矩利用问题,最后通过有限元仿真分析了永磁磁阻电机的空载磁场、参数特点、转矩能力和恒功率范围等。     

转子结构参数对新型反凸极永磁同步电机性能影响的研究

永磁同步电机性能优良,但无法调节永磁体励磁,导致调速范围小。利用磁桥增大d轴电感以及利用W型永磁体减小q轴电感,提出一种新型的反凸极永磁同步电机（NSPMSM）转子结构。通过理论分析NSPMSM的转矩和弱磁调速的特点,利用有限元方法验证该电机具有反凸极性。研究转子结构参数对NSPMSM电磁转矩和调速性能的影响。有限元弱磁仿真分析结果与理论分析结果相符合,验证了其提高弱磁调速范围的有效性。     

空气压缩机用永磁同步电机电磁仿真设计

介绍了一款空气压缩机用永磁同步电机的电磁设计。针对客户对电机弱磁调速性能的要求，采用转子磁钢内置的结构，对转子磁钢V字型结构进行设计。利用有限元法对电机效率、损耗、转矩、反电势和输出功率等相关参数进行分析。通过转子磁钢斜极的方法，改善转矩波动和反电势波形。型式试验结果表明，电机的额定转速和弱磁调速性能可以满足设计要求。     

定子双馈电双凸极电机恒功率弱磁控制的研究

介绍了定子双馈电双凸极电机(SDFDS)的结构、原理和弱磁调速控制方法。相对于永磁电机,定子双馈电双凸极电机磁场可调,易于实现弱磁控制和基速以上的恒功率控制,大大扩大了电机的调速范围。针对一台三相12/8极定子双馈电双凸极电机,运用Matlab/Simulink软件建立仿真模型,实现该双凸极电机的恒功率弱磁调速,从而说明电机有调速范围更宽的优点。     

反凸极永磁同步电机弱磁特性分析

提出一种新型反凸极永磁同步电机,利用转子永磁体分段磁桥和调整铁心为直轴磁通提供路径从而实现直轴电感大于交轴电感。低速运行时采取正值的直轴电流控制产生正值的磁阻转矩,同时正向电流可有效提高永磁体的工作点。高转速运行电机可以使用相对较小的直轴弱磁电流来削弱气隙磁通,实现弱磁升速,有效扩大电机的弱磁范围。建立新型反凸极永磁同步电机的直交轴磁路模型,分析新型反凸极永磁同步电机电磁转矩特性和弱磁特性,并进行有限元分析。理论分析结果与仿真计算分析结果相吻合,验证了反凸极永磁同步电机弱磁的有效性和可行性。     

一种新颖反凸极结构永磁同步电动机的设计与分析

针对具有凸极效应的常规永磁同步电动机的问题,即最大电磁转矩的功角大于90°,在负载运行时永磁体存在较大的退磁危险,提出一种具有反凸极效应的新结构永磁同步电动机,并分别对该永磁同步电动机和传统永磁同步电动机进行了有限元分析,得到了电机的气隙磁密波形和空载反电势波形,并进行了谐波分析,求出了交直轴电感特性和矩角特性曲线。与传统的永磁同步电动机相比,新结构电机不仅永磁体用量减少、气隙磁密波形更接近正弦波,而且具有反凸极特性,减小了电机退磁的危险;并且该电机的最大电磁转矩比传统结构电机提高3.33%,增强了电机的过载能力。     

谐波注入式九相永磁同步电机矢量控制策略

用绕组函数法分析了多相永磁同步电机绕组磁势波的谐波构成,提出注入适当的谐波电流可以提高输出转矩,并且降低铁芯磁饱和。在旋转坐标系下建立了九相永磁同步电机数学模型,通过分析电磁转矩的构成,定量地分析了谐波电流在提升电磁转矩中的作用。推导出了基于最大逆变器功率约束的最优谐波注入比。最后,在simulink下搭建了九相矢量控制系统的仿真模型,对比了注入谐波前后电机输出转矩及电流波形的变化,并验证了注入谐波时电机的动态特性。仿真验证了理论方法的正确性和谐波电流注入的可行性。     

基于电池功率的永磁同步电机预测电流控制

纯电动汽车动力电池的荷电状态下降到一定程度时,会出现电池实际输出功率无法满足控制需求的情况。考虑电池功率对电机控制的影响,建立基于电池输出功率的永磁同步电机预测电流控制策略。使用无差拍预测控制预测电流值,进而计算电机期望功率。当电机期望功率超出电池功率时,通过降低目标转速和对控制电流限幅的方式降低期望功率值。通过仿真及实验验证,提出的控制策略能够在电池输出功率下降的情况下,降低电机期望功率,使电机能继续正常运转。并且与传统控制策略相比,电机动态响应速度更快,响应时间缩短50%以上,功率波动更小,动态性能明显提升。结果表明,基于电池输出功率的永磁同步电机电流预测控制策略是有效的。     

基于非线性拟合单位电流最优输出功率的永磁同步电机位置估计误差补偿策略

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)参数变化影响转子位置估计精度问题,提出了一种基于单位电流最优功率输出的位置估计误差非线性补偿策略。首先,分析了电机参数误差特别是电感误差对位置估计精度的影响,建立了位置估计误差与单位电流输出功率的关联模型,推导出电感误差与最优输出功率的关系模型。然后,结合功率模型构建了基于多项式的电感误差非线性模型,利用少量测试点拟合该多项式模型,即可辨识电感误差用于准确补偿位置估计误差。所提方法实现简单,不依赖电机参数,能有效克服噪声干扰。最后,仿真与实验结果验证了提出补偿策略的有效性。     

基于不等齿靴的双谐波永磁电机优化设计

五相永磁同步电机可利用双谐波（基波和三次谐波）电流输出转矩,需同时基波和三次谐波绕组因数及磁动势谐波含量;分数槽集中绕组的绕组因数小于1,且磁动势谐波含量丰富;针对该问题,提出采用电枢齿与辅助齿齿靴弧度不等的五相双谐波电机,根据解析推导出不等齿靴对双谐波电机绕组因数和磁动势谐波分布的。建立有限元模型对比仿真,验证了不等齿靴的双谐波永磁同步电机有更高的空载反电动势基波、三次谐波含量和更低的七次、九次谐波含量;在相同电流密度下,基于不等弧度齿靴的双谐波电机。     

基于双空间矢量调制的矩阵变换器-永磁同步电机矢量控制系统

结合永磁同步电机磁场定向控制的特点,将矩阵变换器用于永磁同步电机的调速系统,实现永磁电机的交交直接控制并且达到近似单位功率因数.首先阐述矩阵变换器双空间矢量调制的原理,输入侧采用电流空间矢量,输出侧采用电压空间矢量构建了矩阵变换器-永磁同步电机矢量控制系统;然后为了降低转矩脉动,加入电流补偿环节,文中给出了补偿环节的设计方法.原理样机试验结果表明,采用双空间矢量调制的矩阵变换器-永磁同步电机系统不仅达到了良好的控制效果与较好的网侧性能,而且电流补偿环节也是确实有效的.     

家用电器永磁同步电机恒功率控制

在永磁同步电机(PMSM)无传感器控制技术的基础上,提出了家用电器PMSM的恒功率控制算法。计算功率后通过卡尔曼滤波得到精确的功率值,并设计具有跟踪功能的功率控制环路,自适应地实现PMSM的最大功率控制。完成了控制器和驱动器的设计。实际测试结果表明,该方法可使洗衣机电机保持最大功率运行。     

高速浸油永磁同步伺服电机的损耗分析

补油泵伺服电机作为机电静压伺服机构（EMA）的动力源,与柱塞泵配套使用构成补油伺服电机泵。伺服电机泵在工作过程中一直浸入航空液压油中,而伺服电机在运行过程除了电机固有的铜损耗、铁心损耗以及机械损耗,转子还会与油液搅动产生搅油损耗。由于液压油油液粘度较空气大得多,因此与传统在空气介质中运行的伺服电机相比,补油泵电机在运行过程中随着电机转子运行速度的增加,转子搅油损耗也占了电机总损耗相当大的比重,当伺服电机泵转子达到高转速时,补油泵电机转子的搅油损耗则占电机空载损失的较大比重,因此需要精确计算补油泵用伺服电机的搅油损耗。本文首先采用理论解析对高速浸油伺服电机的损耗进行推导,然后采用仿真分析以及样机试验对解析理论分析的有效性进行验证。     

基于DSP的永磁同步电动机控制系统的研究

实现了一个基于数字信号处理器(DsP)的永磁同步电动机的控制系统,对该控制系统进行了分析.重点研究了最大转矩电流比的方法,该方法在逆变器容量相同的情况下可大大提高系统动态性能,在输出相同的力矩条件下电机具有更小的定子电流.介绍了该永磁同步电动机控制系统的硬件、软件设计与调试.仿真与实验结果表明,该控制系统具有良好的控制性能.     

端口哈密顿方法在永磁同步电动机控制中的应用

针对负载转矩已知和未知两种情况，建立了永磁同步电动机的端口受控哈密顿速度控制模型，利用互联和阻尼配置的无源性方法，设计了满足最大输出功率控制原理的速度控制器，给出平衡点的稳定性分析，并设计了负载转矩观测器。仿真结果证明了此控制方案具有抑制扰动的转速跟踪特性。     

一种多相永磁同步电动机的最佳转矩控制

根据电机学的基本理论，建立了多相永磁同步电动机在定子静止坐标系及转子旋转坐标下的通用数学模型，该模型为多相永磁同步电动机的控制和特性分析建立了良好的基础。在电动机实际工作的电压和电流约束条件下，提出了多相永碰电动机的一种最佳转矩控制方法，该方法能够使电动机在给定的控制电流下获得最大的输出转矩。以9相电动机为例，利用Matlab建立了调速控制系统的仿真模型，仿真结果证明了建立的数学模型是合理的，提出的控制方法是行之有效的。