内置式永磁同步电机效率优化控制策略

以效率优化作为内置式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统控制目标,研究了IPMSM的最大转矩电流比控制(MTPA)系统,并分析了MTPA控制的不足。在传统效率优化控制算法基础上充分考虑分析铜耗、铁耗和杂散损耗影响,并考虑参数变化的二次补偿,提出新的损耗最小化控制策略,并对其实际应用进行了工程化简,兼顾了效率优化精度和工程实现性。采用MATLAB软件建立了系统仿真模型,分析对比了以上两种控制策略效率优化效果,仿真结果证明了该策略的有效性。     

内置式永磁同步电机驱动系统效率优化研究

针对城轨牵引的内置式永磁同步电机的运行损耗问题和动态性能改善问题,从IPMSM-DTC等效电路出发,建立了IPMSM-DTC的损耗模型,分析了各种损耗与励磁电流和转速的关系,提出了一种新颖方法推导出不同条件下的最优励磁电流,进而实时在线自动调整磁链给定值,并对转矩误差、磁链误差采用模糊控制,以使电机在不同的运行工况下达...     

车用内置式永磁同步电机线性化损耗最小控制

降低内置式永磁同步电机的损耗,对于提高电动汽车的一次充电续行里程有重要的意义,在分析内置式永磁同步电机(IPMSM)损耗模型的基础上,基于状态反馈精确线性化控制策略,推导出损耗最小控制下最优的励磁电流和转矩电流,使内置式永磁同步电机运行于损耗最小控制方式下,并利用Matlab仿真软件建立了系统模型并进行仿真。仿真结果表明,与传统的最大转矩控制相比,系统在保持线性化解耦快速动态响应的同时,损耗最小控制方式下的电机损耗有明显减小,达到节能提高电动汽车一次充电续行里程的目的。     

车用内置式永磁同步电机局部退磁分析

抗退磁能力是评价永磁电机性能优劣的重要因素之一,车用永磁同步电机受工作环境、功率密度等影响,永磁体易产生局部退磁。本文概述了永磁体的退磁机理,以一台存在局部退磁风险的8极48槽内置式永磁同步电机为例,分析了电机产生局部退磁时的转子磁场分布,提出在局部退磁区域增加辅助槽以增大该区域等效气隙来消除永磁体局部退磁风险的方法,分析了辅助槽尺寸对永磁体退磁情况及电机输出转矩的影响,通过选择合适的辅助槽尺寸消除了电机永磁体局部退磁的风险。     

内置式永磁同步电机的效率最优直接转矩控制

为提高内置式永磁同步电机驱动系统的运行效率,提出了一种内置式永磁同步电机的效率最优直接转矩控制方法。在建立计及定子铁心损耗的内置式永磁同步电机模型的基础上,分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链的关系,导出了不同运行工况条件下效率最优定子磁链幅值的计算式。通过动态调节定子磁链给定值,实现了内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率最优控制。实验结果表明,给出的优化控制策略在保持直接转矩控制快速动态响应特性的同时,可有效提高电机的运行效率。     

车用内置式永磁同步电机电压补偿弱磁控制策略研究

为了解决传统的内置式永磁同步电机弱磁控制系统在高加减速、突加负载过程中响应速度慢、转矩波动大的问题,首先,在分析传统弱磁控制策略的基础上,针对内置式永磁同步电机强耦合的情况,将前馈电压补偿引入到弱磁控制中,实现了一种改进型的弱磁控制策略.其次,在MATLAB中建立带有前馈电压补偿环节的弱磁控制系统模型.最后,对控制系统...     

内置式永磁同步电机无位置传感器控制研究

内置式永磁同步电机具有功率密度和转矩密度高等特点,已广泛应用于大功率、重负载等变频驱动领域,其中转子初始位置检测技术和无位置传感器控制技术为控制核心部分.为此本文介绍一种基于高频方波电压注入的转子初始位置角度检测方法,以及一种基于电流频率(IF)控制和反电动势锁相环控制相结合的无位置传感器控制策略,控制内置式永磁同步电机静止变频起动与调速运行.仿真结果验证了转子初始位置检测技术准确有效,无位置传感器控制策略具有良好的起动和调速性能,为内置式永磁同步电机的传动应用提供技术保障.     

电动汽车用永磁同步电机效率优化控制研究

降低永磁同步电机的损耗对提高电动汽车一次充电续驶里程有重要的意义。结合矢量控制策略,对最小损耗模型和最大转矩电流比两种控制策略进行了对比研究,前者在分析永磁同步电机损耗模型的基础上,采用加权的方法,实时计算得到永磁同步电机电气损耗最小时的最优励磁电流;后者建立了dq轴电流与转矩的非线性方程组,推导出dq轴电流与转矩的表达式,实现了最大转矩电流比控制。仿真结果表明,与最大转矩电流比控制方案相比,在基于损耗模型的效率优化控制策略下,电机的动态响应更快,效率更高,达到了节能、提高电动汽车一次充电续驶里程的目的。     

内置式永磁同步电机无位置传感器控制

基于滑模变结构理论和包含扩展反电势的永磁同步电机(PMSM)数学模型,构造了估算转子位置角度的滑模观测器,并在此基础上提出了一种内置式永磁同步电机(IPMSM)矢最控制系统的无位置传感器控制方法.引入随转速变化的幅频增益km,以增大滑模观测器无位置传感器控制系统的调速范围;采用以估算转子位置角正弦矢量为状态矢量的模型参考自适应观测器估算转子角速度,避免因角度微分而引起的噪声误差,实现对转子角速度的快速精确估算.仿真分析和试验结果验证了该方法的有效性和可行性,具有实用价值.     

内置式永磁同步电机无位置传感器控制

针对无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,提出一种可实现在宽调速范围获取准确转子位置信息的混合观测方案。设计基于扩展反电动势模型的滑模观测器,对高频信号注入的滤波器和软件锁相环进行研究,并给出混合观测器的切换控制方法,以保证切换过程锁相环跟踪的同步性。针对无传感器IPMSM系统起动困难的问题,研究了一种初始位置估计方法,先注入高频信号检测磁极位置,再注入脉冲电压矢量来判断极性。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制系统验证了该控制策略的有效性。     

内置式永磁同步电机滑模弱磁控制

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的电感和磁链参数随电流和温度变化对弱磁控制性能的影响问题,提出了一种基于滑模变结构控制的永磁同步电机弱磁控制策略。该控制策略在采用对电机参数不敏感的电压反馈弱磁结构的同时,提出了一种滑模弱磁控制调节器结构。通过对该控制器结构的理论分析推出其本质上是一个非线性变参数积分器。相较线性积分器结构,该控制器结构兼具较快的动态响应速度及较好的稳态性能。最后通过仿真和实验证明了所提控制策略的可行性和稳定性。     

内置式永磁同步电机弱磁调速控制

在对内置式永磁同步电机数学模型深入研究基础上,提出了一种最优弱磁路径控制策略,该控制策略是基于由直轴电流Id和交轴电流Iq所构成的状态空间,以最大电流曲线、最大磁链曲线和最小磁链转矩比曲线为边界而提出的一种最优弱磁路径。该控制策略以实现在电机任何转速下输出力矩范围最大化和电机电枢电流最小化为目标,指出了电机在各种转速下的力矩控制方法,充分挖掘电机的自身潜能,有效保证高速高精型数控机床的加工运行。仿真和实验研究表明,该控制策略可以大大提高电机的调速范围,同时保证转矩有良好的可控性。     

内置式永磁同步电机磁体涡流损耗研究

采用气隙磁位分布函数作为边界条件取代定子磁场,建立计及磁路饱和及齿槽效应影响的永磁同步电机磁体涡流损耗计算的二维有限元模型。对内置式钕铁硼永磁同步电机各次谐波磁场引起的永磁体涡流损耗进行分析计算。结果显示:磁路饱和对涡流损耗的影响很大,各次谐波中具有一阶齿谐波特征次数的谐波磁场是引起永磁体涡流损耗的主要因素。     

内置式永磁同步电机高效区间研究

针对永磁同步电机运行效率高且高效区间分布范围广的特点,本文基于100kW电动汽车驱动用内置式永磁同步电机对效率曲线图中的高效区间进行了分析与研究。在解析法和有限元法的基础上,建立电机的有限元电磁模型,分析铁芯损耗和绕组铜耗对效率曲线图中高效区间分布的影响。最后,通过试验测试与计算结果之间的对比,验证了有限元分析的正确性。     

内置式永磁同步电机方案对比研究

随着电动汽车市场发展,整车厂对驱动电机性能提升和成本降低的要求越来越高.在传统的8极48槽电动汽车用永磁同步电机方案基础上,对比分析了8极36槽永磁电机结构.该方案定子采用单双层正弦绕组结构,转子采用"U一"型永磁体排布结构.同时,文章对两种方案的空载性能、转矩性能、转矩脉动、效率、温升以及材料用量等方面进行了比较.结...     

一种内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率优化方法

提出了一种适用于内置式永磁同步电机(IPMSM)直接转矩控制驱动系统的效率优化方法。基于考虑铁心损耗的IPMSM模型,对电机损耗与运行转速、电磁转矩以及定子磁链三者之间的关系进行了研究分析。根据典型的IPMSM直接转矩控制不使用零电压矢量的特点,对电机功率损耗计算式进行了简化,推导得出在一定运行工况条件下IPMSM的效率最优定子磁链幅值。仿真结果验证了该方法不仅可以保持直接转矩控制动态响应的快速性,而且有效地提高了电机在稳态运行时的效率。     

车用永磁同步电机的电磁噪声优化研究

随着新能源汽车的普及,新能源电驱总成噪声问题越来越受到关注。新能源电驱总成噪声问题主要由电机本体、控制器、减速器引起。由于电机本体电磁力激励引起的噪声是主要来源,本文针对车用永磁同步电机的电磁噪声进行分析优化,通过遗传算法进行多目标寻优,降低电机本体电磁力所带来的噪声。经过计算,该优化方法可以显著降低目标电磁力,降低车用永磁同步电机的电磁噪声。     

内置式永磁同步电机MTPA和弱磁控制

永磁同步电机(PMSM)的矢量控制恒转矩控制常用两种控制方式:弱磁控制和最大转矩电流比(MTPA)控制。内嵌式永磁同步电机(IPMSM)输出的转矩包含部分磁阻转矩,在相同转矩输出情况下,MTPA控制所需定子电流小于弱磁控制的定子电流,这样就实现了最小铜损。当车速达到额定转速后,电机受到电池电压的限制,恒转矩控制策略无法实现电机转速的继续上升,此时电机进入恒功率运行区,通过弱磁控制策略实现在电压受限条件下的电机转速上升。提出了在低转速和无需足够大扭矩时使用MTPA控制;在转矩输出要求很大时,使用最大电流输出控制;超出额定转速后,使用最大功率输出控制,即最大电压转矩比(MTPV)控制。     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。