考虑交叉耦合时电动汽车用内置式永磁同步电机交直轴电感计算

内置式永磁同步电机(IPMSM)以高转矩电流比、更宽的调速区间、高功率密度、高效率等优点在电动汽车领域应用广泛。电动汽车用IPMSM磁路结构复杂,饱和程度高,造成交直轴磁路的交叉耦合,使得交直轴之间产生互感。对交叉耦合现象进行了磁路分析,阐述了其对磁链和电感参数的影响。采用冻结磁导率法(FPM)和有限元法(FEM)对交直轴电感进行计算,并对电感参数随电流变化情况进行了定量分析。对比2种计算方法得出的交直轴电感参数,发现计算结果吻合较好。最后,对比分析了2种方法计算交直轴电感的优缺点,分析表明以FEM为主FPM为辅计算交直轴电感参数,能保证电感参数的精确度,缩短计算时间。     

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。     

永磁同步电机绕组电感的饱和效应

系统地分析了永磁同步电机绕组自感和互感的饱和效应,指出饱和效应引起这些电感随转角变化的二次谐波和一次谐波分量。实验结果验证了分析的结论,研究的成果深化了永磁同步电机的理论,对建立精确的分析模型和正确的参数确定方法有重要的指导意义。     

电动汽车驱动用内置式永磁同步电机直交轴电感参数计算与实验研究

准确计算电动汽车驱动用内置式永磁同步电机工作点电感参数Ld、Lq,对电机性能的预判以及高精度控制非常关键.驱动用内置式永磁同步电机转子上无自起动笼型条,有限元带载起动计算困难,本文通过确定带额定负载起动时转子初始位置,实现了30kW样机有限元带额定负载起动以及负载饱和磁场计算,为样机负载工作点电感参数准确求解提供计算基础.在永磁同步电机电感计算理论的基础上,分别采用忽略交叉饱和影响的有限元法以及冻结磁导率法计算了样机电感参数.并对30kW样机电感参数采用静态交流实验法进行了实验测量.通过对比,忽略交叉饱和影响的电感参数计算值与静态实测电感值相吻合,采用冻结磁导率法计算的q轴电感值比静态实测q轴电感值减小了20.5％,冻结磁导率法计算的d轴电感值比静态实测d轴电感值增大了38.1％.说明忽略交叉饱和影响有限元法可以准确计算样机的静态不饱和电感参数,但负载时样机磁路交叉饱和效应严重,此时采用考虑交叉饱和影响的冻结磁导率法计算样机电感参数更为准确.     

考虑磁饱和效应的永磁同步电机高精度数学模型分析

永磁同步电机数学模型的精度对其控制品质有重要的影响。本文提出一种新型的永磁同步电机数学模型,可充分考虑磁饱和效应以及转子位置对模型的影响。首先通过电磁场有限元计算,获得电机若干工况下的电流、电感以及转矩的计算结果;然后结合插值方法,将电流、电感以及转矩之间的关系用确定的矩阵或二维曲面进行量化描述;最后基于该矩阵或二维曲面构建电机高精度数学模型。该模型的计算不再采用有限元方法,具备计算速度快、精度高的特点,其计算准确性通过有限元进行了验证,模型的建立有助于实现电机的高精度高品质控制。     

永磁同步电机弱磁性能参数的有限元分析

本文针对永磁同步电动机转子磁路,在功率容量有限的情况下,限制电动机的调速范围这一问题。根据永磁同步电机的矢量控制方法,在分析永磁同步电动机的交、直轴电感参数对弱磁性能的影响基础上,提出了利用Ansoft有限元分析软件,得出交、直轴电感随交轴电流逐渐增大时的变化规律,并分析不同转子磁路结构对交、直轴电感参数的影响。仿真结果表明,在相同的气隙长度和永磁体磁化方向长度下,内置式转子结构永磁同步电动机比表贴式电机直轴电感大,有利于恒功率的弱磁扩速运行。     

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。     

永磁同步电机电枢电感和输出转矩的分析计算

由于永磁电机的运行特性与电机的交直轴电感有密切的联系,因此在电机设计方案确定后,得到交直轴电感,是分析该类电机运行特性的关键.以一台20kW永磁同步电机为例,借助于Ansoft有限元分析软件,对电机的交直轴电感进行仿真分析,得到不同加载电流情况下电机电感参数,并利用这些参数对电机的输出转矩和磁阻转矩进行了计算,为该类电机设计分析提供了一定的参考依据.     

考虑永磁体温度的全工作域下永磁电机参数模型分析

针对永磁体(PM)温度效应对电机磁链及电感参数的影响,以及由此引起的永磁电机(PMM)控制中控制误差问题,本文结合有限元仿真(FEM),对永磁体温度效应与电机参数的关系在永磁电机全工作域下进行深入研究,并以此优化永磁电机控制策略中的最大转矩电流比与弱磁控制曲线。首先,利用冻结磁导率法研究了永磁体温度对于永磁磁链与交叉耦合互感的影响,提出基于永磁体温度以及交叉耦合影响下的全工作域下的交直轴电机电感模型。其次,基于以上模型利用寻优法获得最大转矩电流比以及弱磁控制策略下的电流运行轨迹,并分析永磁体温度造成的电流轨迹偏差。最后,通过永磁电机温升实验验证本文所提电机电感参数模型的准确性,结果显示该模型能有效考虑到永磁体温度变化对电机输出能力的影响。     

永磁辅助同步磁阻电机交直轴电感参数分析

永磁辅助同步磁阻电机良好的运行特性与电机的电感参数密切相关,在电磁方案设计阶段需要对电感参数进行准确计算。介绍了等效交直轴法、静态场法、瞬态场法和冻结磁导率法计算交直轴电感参数的原理,并采用上述四种方法进行了电机交直轴电感参数的仿真计算。进行样机试制,并采用伏安法测试了样机电感参数,将仿真结果与测试结果进行对比,以验证各方法的准确性。结果表明,冻结磁导率法仿真得到的交直轴电感参数与实测结果的误差在3〖WTB4〗%〖WTBZ〗以内,采用冻结磁导率法的计算结果更为准确。     

基于有限元法的电动汽车永磁同步电机模态分析

车用永磁同步电机(PMSM)追求轻量化的设计带来了更为严重的电机振动噪声危害。准确分析计算PMSM的模态是对其进行振动噪声特性研究的基础。采用有限元法对电动汽车PMSM进行模态仿真计算。通过对电机模型进行适当的简化与等效,计算出电机自由状态下前6阶的固有频率及其对应的振型;并将样机进行锤击法的模态试验,验证了电机有限元模态仿真模型的准确性。     

新能源汽车用永磁电机转子结构分析

针对新能源汽车用永磁电机,通过有限元法分析了V型、V一型、双弧型、U一型4种不同转子结构电机的交直轴电感、电磁转矩、磁阻转矩等性能,分析了不同转子结构的弱磁扩速能力及影响弱磁扩速能力的因素,仿真给出了不同转子结构的效率云图。通过综合分析,得出不同转子结构的特点,总结了不同转子结构所适用的新能源汽车用驱动电机的类型。     

基于Ansys的永磁同步电机转子振动分析

振动是电机的重要指标,对电机转子进行振动分析为其结构改进和性能优化提供理论依据。运用Ansys有限元分析软件对永磁同步电机转子进行模态分析,得到该电机转子振动系统的低阶固有频率和模态振型,分析了电机振动特性。通过电机转子模态试验,求得电机低阶固有频率,对比仿真与试验结果,验证有限元分析结果的可靠性。由结果分析可知,研究对象在额定转速下未产生共振,验证了其结构设计的合理性。研究内容对永磁同步电机的设计和优化有一定的指导意义。     

基于TMS320F28035的永磁同步电机参数测试平台

介绍了一个利用TMS320F28035为主控芯片、配合LM320240TCW液晶屏的永磁同步电机的参数测试平台.在此硬件平台上实现一种永磁同步电机的参数测定的系统,方法新颖,计算量小,能够方便而又简单地显示出在静态和动态两种情况下的电机参数.实际应用表明,该平台运行快速,操作简单,测试准确,显示效果好,现场实用性强,在工程应用上具有优越性.     

基于无差拍电流预测控制的PMSM电感失配研究

永磁同步电机（PMSM）双闭环调速控制系统中,作为内环的电流环直接制约着控制系统的动态响应性能。无差拍电流预测控制(DPCC)具有算法简单、动态响应快等优势,但DPCC需要精准的电机模型,参数不匹配会引起电流静差和畸变,尤其是电感失配,甚至会导致控制系统不稳定。为解决上述问题,提出改进型DPCC算法。首先,推导了传统DPCC的离散传递函数,分析了其参数敏感性影响。其次,改进DPCC算法,改善其电感参数敏感性,有效扩展电感适用范围,减小电流畸变。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和试验验证了在电感失配下改进型DPCC的有效性。     

五种拓扑结构的永磁同步电动机性能分析与比较

优化设计了五种不同转子拓扑结构的永磁同步电动机,对这五种永磁同步电动机的参数、电机特性以及弱磁性能进行了分析比较研究,并且对其中一种结构的内置式永磁同步电动机进行了测试验证。     

Investigation in Determining the Relative Position between Stator and Rotor of a PMSM in Electromagnetic Field Calculation

When designing a universal finite element software for analyzing a permanent magnet synchronous motor, the relative position of the stator and rotor remains unknown. However, determining the relative position is a precondition for electromagnetic field calculation. Through analyzing the basic relationship of variables in a synchronous machine, the characteristics of an air-gap-resultant electromotive force and an inner power angle under a special inner power factor angle are obtained. A method similar to inverse problem solving is proposed. A series of electromagnetic field calculation under different armature current initial phase angles are carried out, and through searching the field of a special inner power factor angle, the relative position of the rotor and the stator can be determined subsequently. Translated from “Investigation in Determining the Relative Position Between Stator and Rotor of a PMSM in Electromagnetic Field Calculation” published in Journal of Southeast University (Natural Science Edition), 2004, 34(2): 198–202 (in Chinese)     

基于有限元法的永磁同步电机定子固有频率研究

定子模态分析是研究永磁同步电机(PMSM)电磁振动噪声的重要环节,对定子固有频率进行准确预测是抑制PMSM电磁振动噪声的基础。运用解析法分析了影响定子固有频率的主要因素。建立了定子系统各部分有限元仿真模型,通过有限元仿真和相关数据处理分析研究了绕组、机壳和端盖对定子固有频率的影响。结果表明:当绕组等效弹性模量低于某一临界值时,会使定子固有频率降低,而高于该临界值时,会使定子固有频率升高;机壳和端盖均会使定子的固有频率大幅度提高。     

基于永磁同步电机的SVPWM死区分析与补偿

在理想和实际情况下,按电流方向的不同,分析了死区效应对空间电压矢量脉宽调制逆变器控制的永磁同步电机输出波形的影响。根据电流空间矢量图将三相电流分成6个区域,并在各区域中按电流方向对三相输出电压进行补偿。实验结果表明,该方法避免了系统软硬件复杂程度的增加,同时达到了很好的效果。