考虑磁路饱和的内置式永磁同步电机电感参数旋转辨识算法

实现对永磁同步电机调速系统高性能控制的基础是准确的数学模型和电机参数,其中电感参数对电机的稳态和动态运行性能影响较大,而对于内置式永磁同步电机而言电感除了受凸极结构影响之外,还受磁路饱和等因素的影响。考虑到定子电流引起的磁路饱和效应与交叉耦合效应对电感的影响,基于矢量控制技术分别提出了d轴和q轴电感旋转辨识新算法,即d轴复合电流激励法和转矩调整法。为了提高电感辨识准确度,还采用基于电压误差曲线的补偿算法对逆变器非线性因素引起的输出电压误差进行了补偿。最后在电机控制实验平台上通过实验验证了提出的电感辨识算法的可行性和有效性。     

基于磁路交叉饱和及电感参数补偿的内置式永磁同步电机解耦控制

分析了磁路交叉饱和对内置式永磁同步电机(IPMSM)调速控制系统性能的影响;建立了考虑磁路交叉饱和并对其电感参数进行补偿的控制算法。利用MATLAB仿真工具,建立了具有饱和特性的IPMSM模型,及基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法的考虑饱和补偿的前馈解耦调速控制系统模型,实现了恒转矩和恒功率运行范围的系统仿真。仿真结果表明采用该控制方法可有效提高调速系统的跟随性、鲁棒性和精确度。     

同步磁阻电机dq轴交叉耦合饱和电感模型参数寻优方法

同步磁阻电机的直轴电感Ld与交轴电感Lq随直轴电流id与交轴电流iq的非线性变化,极大地影响矢量控制特性。同步磁阻电机驱动器中用8个常数构建了电机dq轴交叉耦合饱和电感模型,为了推算其最优参数,在横向叠片各向异性转子同步磁阻电机的设计参数基础上,采用小电流常规方法测量Ld、Lq电感值,建立带权重的最小方均差模型,并针对不同目标函数设定相应的权重,采用改进和声搜索优化算法进行迭代,获得了与电机真实信息较为接近的优化解。其有效性通过电机对拖负载实验得以验证。     

内置式三相正弦永磁同步电机非线性模型研究

永磁同步电机是多变量、强耦合、非线性时变系统,经过线性化得到的模型,无法准确描述其动态过程。为了实现良好的传动控制,考虑电机内部各种非线性因素的精确PMSM模型显得尤为重要。基于有限元分析,使用冻结磁导率法研究了交叉饱和效应对电机电气参数的影响。计算得到了三相正弦IPMSM在不同运行点下的电流磁链、永磁磁链、自感和互感参数以及齿槽转矩随转子位置的变化曲线,在Simulink中建立了非线性仿真模型。该模型的负载开环仿真结果与有限元动态分析结果吻合良好,证明了模型的准确性和可靠性。     

考虑定子饱和的航空高速永磁电机转子涡流损耗解析模型

随着航空装备性能不断提高,对高速永磁电机的功率密度要求不断提高,电磁方案的极限设计使定子饱和效应越发明显。定子饱和会直接影响磁导谐波变化和转子涡流损耗大小。本文将子域法和等效磁路法结合进行迭代计算,提出一种考虑定子饱和的航空高速永磁电机转子涡流损耗解析模型。利用该解析模型计算了不同气隙长度、不同槽口大小对转子涡流损耗的影响。最后以一台航空高速永磁电机的进行实验测试,将解析结果与实验结果、有限元结果进行对比,验证解析模型的正确性。     

考虑交叉饱和效应的变角度方波电压注入永磁同步电机无位置传感器控制

针对常规估计d轴方波电压注入位置估计方法,受磁场交叉饱和效应影响而导致转子位置估计误差的问题,提出一种考虑磁场交叉饱和效应补偿的变角度方波电压注入永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制策略。该方法首先定义注入电压同步旋转坐标系fg,并在f轴上注入方波电压。f轴与估计d轴之间夹角即为注入角,且该注入角随着磁场交叉饱和效应不同而实时改变。再计算g轴差分电流并用于位置估计,由于方波电压注入角的改变,g轴差分电流中将不再包含交叉饱和效应相关信息,从而可实现准确的位置估计。最后将该文所提变角度方波注入方法与常规估计d轴方波电压注入方法进行实验对比,实验结果表明,所提方法在不同负载转矩、不同转速等工况下,位置估计误差始终维持在零附近,动态响应快,且方便实现。     

考虑磁路饱和的永磁同步电机弱磁调速系统仿真

该文应用一种基于电压反馈的弱磁调速策略建立永磁同步电机的弱磁调速系统,并采用Matlab/Simulink软件搭建系统仿真模型。在建模中考虑不同工况下由于磁路饱和状态不同所引起的电机参数非线性,分析磁路饱和对电机性能的影响,仿真计算考虑磁路饱和效应时电机的弱磁调速性能。通过与理论计算结果比较,验证了仿真模型的正确性。     

考虑铁芯损耗的内置式永磁同步电机模型参数测量

提出一种计及铁芯损耗的内置式永磁同步电机模型参数测量方法。基于实验室常用的永磁同步电机驱动控制平台,详细阐述永磁磁链、定子电阻、等效铁损电阻和d、q轴电感参数的测量原理及实现方法。所提方法具有理论概念清晰、实现简单、通用性强的特点。通过对内置式永磁同步电机进行实际测试,验证所提方法的有效性和可行性。     

考虑交叉饱和影响的永磁同步电机稳态参数有限元分析

针对永磁电机相关控制策略及性能计算均需要准确地得到电感和磁链等稳态参数,而它们又受交叉饱和效应影响严重,常规方法无法准确计算的问题,以有限元为工具,分析了计算永磁磁链和直轴、交轴电枢反应电感的不同方法。研究了交叉饱和效应对永磁电机的直轴、交轴电枢反应电感的影响,提出由于交叉饱和效应导致的直轴交轴存在互感,以及直轴上的永磁磁势产生交轴磁通的问题。采用冻结单元磁导率的方法,将非线性场线性化,计算得到了稳态参数随直轴、交轴电流变化的趋势。通过对比,使用计算得到的稳态参数仿真结果和实际测试结果,在空载与负载条件下的吻合很好,证明了使用冻结磁导率法计算参数是可靠的。     

考虑磁饱和效应的凸极同步电机参数辨识

针对凸极同步发电机的精确建模问题,研究同步发电机dq轴饱和的机理,采用动态饱和电感表述发电机电磁场非线性的特征,建立凸极同步发电机非线性磁场饱和模型,给出状态空间方程。通过凸极同步发电机的空载实验、转差法实验和静态频率响应实验,测得线性状态下发电机的电磁参数;以建立的数学模型和已测得的线性状态下的电磁参数为基础,辨识非线性状态下凸极同步发电机的电磁参数。研究结果表明所提方法能够有效辨识考虑磁饱和效应的凸极同步发电机参数,为精确控制提供更为可靠的依据。     

考虑转子磁场谐波的永磁同步电动机仿真

永磁同步电动机的运行特性受转子磁场谐波的影响,在大功率、高精度拖动系统中尤为突出.目前,在仿真系统中,通常采用仿真软件自带的线性PMSM电机模型,因此很难反映真实电机运行特性受转子磁场谐波的影响这一特性.建立了考虑转子磁场谐波影响的电机数学模型,采用MATLAB/Simulink仿真软件构建了电机仿真模型,并与线性模型进行对比分析,分析表明所建模型原理正确、有效,为研究PMSM的精确控制仿真系统奠定了基础.     

考虑电流谐波的永磁同步电机电磁振动和噪声半解析模型

提出了一种永磁同步电机快速半解析计算模型,可以分析常见的电流谐波对振动和噪声的影响,并提高了计算效率。首先通过解析和有限元相结合的方法计算了永磁体磁通密度和气隙比磁导,并建立了考虑任意电流波形的电枢磁通密度的解析模型,通过麦克斯韦应力张量方程计算径向电磁力,与有限元计算的电磁力吻合较好。其次通过二维傅里叶变换得到了特定空间阶数电磁力的频率成分,并基于壳体振动和声辐射模型分别计算了定子表面振动和噪声,计算结果能够反映实测振动噪声的主要峰值和分布。最后分析了电流谐波引起的振动噪声的阶次特征和峰值变化。该文提出的半解析模型为在设计阶段考虑电机的振动和噪声提出了一种有效分析方法。     

考虑磁路饱和的永磁式同步电机计算

介绍一种考虑到磁路饱和的永磁同步电机转矩和电抗的计算方法。该方法利用有限元法对二维磁场进行数值解析，并给出包含正交磁化现象影响的d、q轴方程式。通过改变转子的位置计算水磁同步电动机的转矩和电抗，给出了转矩和电抗随转子位置变化规律的曲线。实验结果验证了其计算方法的正确性。     

考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统精确仿真模型

为了准确分析永磁同步电机直接转矩控制系统的实际动态特性,针对电机电感参数值会受磁路饱和的影响,给出了一种考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统的建模方法。结合冻结磁导率的方法利用时步有限元程序计算得到永磁电机d,q轴电感与电枢电流的非线性关系,并给出了永磁电机d-q坐标系下的非线性数学模型。利用该模型在Matlab/Simulink环境下搭建了考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统,并与线性永磁电机模型施加不同等级负载下的仿真结果做比较分析。结果表明该方法是正确和有效的,该模型能反应磁路饱和对永磁同步电机直接转矩控制系统运行特性的影响,对于永磁电机直接转矩控制系统的精确仿真建模有重要的参考意义。     

考虑转子异步损耗的永磁同步电机高效率控制研究

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor）功率密度高、转动惯量小、动态响应快,广泛用于电动汽车的驱动、伺服系统和工业等场合。考虑了电机在加速、减速等动态工况工作时产生的转子异步损耗,实现永磁同步电机损耗最小控制,建立了考虑转子异步损耗的永磁同步电机模型,采用数值方法求解电机模型;以电机输入功率最小为目标函数,通过基于模型的黄金分割算法在线搜索当前工况下的最优定子磁链,避免搜索过程中电机的抖动。结果表明,与传统的最大转矩电流比和弱磁控制相比,在加速、减速时总损耗都有明显降低,在额定转速以上响应更快,转矩动荡小。所提出的控制策略实现了动态工况下电机损耗最小,达到了节能的目的。     

考虑饱和效应的永磁同步电机全程无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制静止和低速时位置估计困难,采用恒电流变频(I/F)起动,可在不同负载下都能顺利起动。中高速阶段采用无迹卡尔曼非线性滤波器(UKF)进行位置估计,同时考虑了磁场的饱和效应和滤波器的滞后,采用时变电感参数和滤波器滞后补偿来提高位置估计精度。并利用转矩-功角自平衡特性,完善了I/F起动到UKF无位置传感器闭环控制的过渡策略,实现电流和转速的平滑切换。实验结果说明该策略可实现全程无位置传感器控制,并且在负载、转速变化过程中,估计位置无稳态误差。     

考虑参数不确定的永磁同步电机MTPA控制综述

内嵌式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制方法充分利用磁阻转矩,降低电枢电流,提升系统效率,成为现代电机驱动控制的重要发展方向。在实际运行过程中,电机参数不确定导致MTPA控制偏离最优解,因此提高MTPA控制的鲁棒性和实用性具有重要意义。该文着重介绍了考虑参数不确定的多种MTPA控制方法,归纳和总结了相关方法的关键技术和研究成果。重点阐述了高频信号注入法的理论核心,探讨了由信号注入法演化而来的其他方法的性能优势和应用局限,并提出一种改进的MTPA控制方案。最后,针对考虑参数不确定的内嵌式永磁同步电机MTPA控制方法目前亟需解决的问题和发展趋势进行分析和展望。     

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。     

内置式同步电机转子分段移位的性能分析与参数计算

转子分段移位能有效削弱相反电势中的齿谐波,降低齿槽转矩和转矩脉动.在有限元仿真计算的基础上,分析转子分段移位数对内置式永磁同步电机相反电势齿谐波及齿槽转矩的削弱效果,并揭示出转子分段移位数与被削弱齿谐波次数之间的关系.分析验证转子分段移位结构的d-q轴电感计算方法,以及对磁阻转矩的削弱影响.