永磁同步电动机弱磁控制的设计

阐述了永磁同步电动机恒功率弱磁扩速的基本原理以及弱磁扩速难的原因.基于专业电机设计软件RMXPRT和二维电磁场有限元分析软件包MAXWELL 2D,以内置径向式转子磁路结构为例,阐明了弱磁控制用永磁同步电动机电磁设计原理和方法,要求所设计的电机其恒功率弱磁扩速范围(CPSR)达两倍以上.在此基础上分析了所设计电机实际的扩速范围,并对满足设计要求(CPSR>2)的弱磁扩速用永磁同步电动机进行瞬态电磁场的仿真分析,结果表明了所设计电机的合理性.     

一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法

针对永磁同步电动机的宽调速范围应用和弱磁难问题,提出了一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法,该方法基于矢量控制原理,基速以下采用id=0控制,基速以上采用弱磁控制,利用电压外环调节器产生直轴电流参考值id*,不依赖于电机参数,易于数字化实现。提出电流反馈解耦控制方法,实现了d、q轴电流的完全解耦,提高了永磁同步电动机的控制性能。在5.5kW的内置式永磁同步电动机上进行了仿真,扩速倍数可达3倍,转速、转矩控制性能良好,验证了控制方法的有效性,对永磁同步电动机的宽调速范围应用具有实际意义。     

考虑参数变化的永磁同步电动机弱磁控制研究

永磁同步电动机的弱磁控制是通过增加定子直轴负向电流,利用直轴电枢反应使电机气隙磁场减弱,达到等效于减弱合成磁场的效果以实现弱磁增速的目的,这就造成弱磁运行时,转速越高对应的直轴负向电流越大,即电枢反应越严重.直轴电枢反应严重影响着直轴同步电感,同时交轴电流也在一个较大的范围内变化,交轴电流的变化也影响着交轴同步电感和永磁体产生的磁链.当电机参数在运行过程中发生较大变化时,便造成了转矩给定值和实际系统的转矩输出能力之间存在一定的偏差,使得系统无法跟踪指令值,导致整个系统性能下降.当电机参数发生变化时,为了提高系统的控制性能,本文提出了转矩模糊控制器,从而使给定转矩较好的跟踪电机实际转矩输出能力.     

电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制

通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析

根据内嵌式调速永磁同步电动机的弱磁控制特点,以弱磁扩速倍数为优化目标,利用有限元仿真软件,分析了内嵌式调速永磁同步电动机矩形和V形永磁体尺寸和位置对电机参数和调速范围的影响,通过优化永磁体的位置和尺寸扩大了电机弱磁调速范围.计算了优化后电机的参数,对比了优化前后电机调速的范围.为内嵌式调速永磁同步电动机的优化和参数计算...     

无槽永磁直线同步电动机静态特性分析

建立无槽永磁直线同步电动机分层解析模型.由于电机等效气隙较长,漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑.以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解,在此基础上分析电机的气隙磁密、电磁推力、自感和互感等静态参数.用有限元法验证解析结果;两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效.     

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。     

一种提高永磁牵引电机弱磁扩速能力的新结构

弱磁扩速能力差是困扰永磁牵引电机向高速度发展的主要原因。本文提出了一种内置分段式的转子磁路结构形式有利于改善永磁牵引电机的弱磁扩速能力。利用Ansoft电磁场分析软件分别分析了普通转子磁路结构形式和内置分段式转子磁路结构形式对直轴电枢反应电抗的影响,从计算结果来看分段式磁路结构的直轴电感比传统式结构提高了60%,当电流同为13A时,所能达到的最高转速提高了50%。样机试验结果表明,内置分段式转子磁路结构形式可有效改善永磁牵引电机的弱磁扩速能力,且其他基本性能指标满足要求。     

基于多模式SVPWM算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压矢量异步调制方法已不能满足控制策略需要,本文在分析空间电压矢量多模式调制算法原理以及永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出了新型的基于多模式空间电压矢量调制算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略,保证永磁同步牵引电机弱磁控制系统能充分利用开关频率,且在异步调制和分段同步调制段都具有良好的输出特性,仿真和试验验证了本方案的可行性和有效性。     

无槽永磁直线同步电动机的稳态分析

建立无槽式永磁直线同步电动机分层解析模型,由于电机等效气隙较长、漏磁较大,采用磁化电流法等效永磁体电流密度,电枢电流按实际情况考虑。以矢量磁位作为求解变量得到励磁磁场和电枢反应磁场的二维解。在此基础上求电机的电磁参数:气隙磁密、电磁推力、电感和电势等。进一步分析气隙长度对电机磁场的影响,用有限元法验证解析结果,两种方法所得结果吻合较好,表明该解析法行之有效。     

永磁同步电动机矢量控制的研究与分析

利用MATLAB仿真软件建立了两种常用的永磁同步电动机矢量控制方案的仿真模型,即id=0控制和最大转矩/电流控制。从控制算法、功率因数、对参数的鲁棒性等方面比较了两种控制方案各自的优缺点。研究表明,最大转矩/电流控制算法复杂,对参数的鲁棒性不高,但在功率因数方面要高于id=0控制。给出了两种控制方案的仿真结果。     

Wide-speed operation of interior permanent magnet synchronousmotors with high-performance current regulator

Interior permanent magnet synchronous motors can be applied to applications requiring wide-speed operation. The current vector control algorithm of an interior permanent magnet synchronous (IPM) motor for constant power operation over the base speed is proposed. As the available voltage controlling the armature current vector is small in the flux-weakening constant power region, the current vector sometimes becomes uncontrollable in transient operations because of the current regulator saturation. The high-performance current regulator is also proposed to improve the current responses in the flux-weakening region, which includes the decoupling current controller and the voltage command compensator. The control performances are confirmed by several drive tests with respect to the prototype IPM motor     

永磁同步交流牵引系统准实时小波降噪研究

针对永磁同步电机矢量控制系统中电流传感器信号污染影响系统性能问题进行研究.利用小波降噪原理,提出基于非线性小波变换阈值法的准实时降噪算法.建立永磁同步牵引系统仿真模型,分析电流传感器信号污染对系统性能的影响,针对电流传感器含噪声系统,应用准实时降噪算法进行系统闭环控制.仿真结果表明:在电流传感器信号受噪声污染条件下,该方法能够在满足系统实时性要求前提下,有效地降低传感器噪声对系统性能的影响,提高系统稳定性.     

永磁同步电机闭环弱磁的研究

永磁同步电机要在高速(基速以上)稳定运行,弱磁控制是一种必不可少的控制方式。分析了常用的依赖参数的弱磁方法,并针对这种方法的弊端提出了一种不依赖参数的闭环弱磁方法。具体思路就是通过定子端输出电压来调节直轴去磁电流从而达到弱磁的效果。最后通过实验验证了该方法的实用性。     

宽调速可控磁通永磁同步电机磁路设计和有限元分析

提出了一种内置混合式转子可控磁通永磁同步电机,是真正意义上的宽调速电机.其径向永磁体采用剩磁密度和矫顽力都很高的钕铁硼,而切向永磁体采用剩磁密度高但矫顽力却很低的铝镍钴.通过定子直轴电流矢量脉冲控制铝镍钴的磁化方向和强弱,使钕铁硼产生的磁通部分穿过气隙,部分被铝镍钴在转子内部旁路,使永磁气隙主磁通受控.给出了永磁体尺寸和磁路结构尺寸的选取原则,特别是将交轴磁路磁阻设计的较大,交轴电感较小时,弱磁效果会更好,还能减少电枢反应对永磁气隙主磁通的影响.对两种极端磁化状况下模型电机内部磁场的分布进行了有限元分析,说明所提出的设想是可行的.     

同步电机基于最优时间理论的高性能电流控制

传统的同步电机矢量控制系统中,电流环采用PI调节器,由于PI调节器是对d,q轴分别控制,没有综合考虑d,q轴的情况,无法将控制电压合理地分配到d,q轴,因此传统的PI控制不能满足对电机动态响应要求比较高的场合。基于控制理论中的最优时间控制,结合同步电机的电流方程设计出一种新的电流控制方法,这种控制方法通过合理分配d,q轴控制电压使d,q轴电流在最短的时间内达到给定值,从而实现电机的高速动态响应。通过仿真,证明了这种控制方法比PI控制的优越性。     

基于DSP的永磁无刷直流电机弱磁控制系统

为实现永磁无刷直流电机(Permanent MagnetBrush lessDCMotor,简称PMBLDCM)的弱磁控制,在复合式转子结构电机本体基础上,提出了一种二模控制的有效策略,即基速下通过PWM控制实现调压调速的恒转矩运行;基速上通过控制电流超前反电势相位来控制电枢反应等效去磁,实现恒功率弱磁运行。采用DSP IPM硬件结构的控制系统成功地实现了这种控制策略,并获得接近3倍的恒功率弱磁运行范围。     

基于滑模观测器的表贴式PMSM控制策略研究

在深入分析磁场定向控制理论和永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)数学模型的基础上,介绍了一种新的滑模变结构控制算法,它将反电动势估算值引入到反电流观测的反馈计算中,这种算法应用于PMSM矢量控制系统的状态观测,可提高转子磁链位子角的估算精度和系统的稳定性.另外,针对传统的双闭环启动方式中存在的电流和转速过冲现象,介绍了一种渐进式软启动控制策略.最后,采用TMS320C24x验证了控制策略在PMSM控制系统中的优良调速性能.