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。     

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。     

考虑损耗模型永磁同步电机直接转矩控制

考虑表面式永磁同步电机的铁耗和铜耗建立损耗模型,获得了永磁同步电机损耗与电流之间的关系。根据电流和磁链的关系,得到电机损耗与定子磁链幅值之间的关系,从而实现了基于最小损耗的永磁同步电机直接转矩控制方案。仿真和实验计算结果表明,采用该控制方式与传统的直接转矩控制方式相比,虽然铜耗有了一定的增加,但是铁耗和总的电气损耗均有了明显的减小,系统效率有了明显的提高。     

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。     

异步电动机的效率优化快速响应控制研究

考虑异步电动机定转子铜损和铁损，建立了按转子磁场定向的如坐标系下异步电动机的损耗模型，通过研究不同运行条件下电动机损耗与转子磁通的关系，提出了基于损耗模型的矢量控制变频调速异步电动机的效率优化控制策略；针对电机弱磁运行情况下存在动态响应速度慢的问题，采用一种简单有效的动态电流分配方法，使动态电磁转矩快速上升，实现快速转矩响应和速度跟踪性能。以数字信号处理器TMS320LF2407为控制电路核心搭建实验系统，仿真和实验结果表明该控制策略能够使矢量控制变频驱动异步电动机运行损耗明显降低，运行稳定，并具有良好的动态响应性能。     

电动车用非对称双盘永磁同步电机全速域驱动控制策略EI北大核心CSCD

针对现有电动汽车存在的高低速区域性能不能兼顾的现状与综合工况效率不高等问题,基于非对称双定子单转子双盘永磁同步电机系统,分析在驱动与弱磁全速域工况下电机效率模型,建立双盘非对称永磁同步电机损耗数学模型,提出基于模拟退火算法的驱动与弱磁全速工况下的转矩协同优化分配策略以拓宽电机综合工况下的高效率区间,提出基于反步控制方法设计转速与电流控制器以提高中低速驱动及高速弱磁下的系统动态特性。通过仿真和实验验证所提方法能够拓宽电驱动系统高效区间、提升系统动态响应与稳态跟踪性能、延长电动车续航里程等特点。     

真空泵用反凸极永磁同步电机设计与性能分析

针对真空泵用驱动电机运行过程中存在转子温度高、散热难的问题,根据真空泵驱动工况的实际要求,设计了一台反凸极永磁同步电机和一台常规永磁同步电机。首先,利用有限元软件,分析了转子磁障尺寸对电机转矩的影响以及磁障层数对电感的影响,从而得出了转子磁障尺寸和磁障层数的合适值;其次,对两台电机的气隙磁密波形、空载反电动势和损耗等电磁性能进行了对比分析;最后,通过仿真对比分析了两台电机的温度场以及两者转子和转轴处的温升。结果表明,相比于常规永磁同步电机,反凸极永磁同步电机的转矩性能更好、转子损耗和转子温升更小,为新产品研发提供了科学的参考依据。     

永磁同步电机直接转矩控制在线效率优化方法

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中电机效率优化方法存在计算复杂、影响电机稳态性能等缺点,提出基于在线磁链观测器的最小损耗算法。所提算法充分考虑电机本体参数的变化特性,以直接转矩系统中参考磁链为研究对象,建立电机动态最小损耗模型。通过仿真和实验验证了所提模型算法的有效性,实现了运行效率的提升,保证了电机运行的动、稳态性能。     

基于 场路耦合的调速永磁同步电机损耗及温度场分析

基于ANSYS/Maxwell、Simplorer和MATLAB/Simulink仿真平台搭建了调速内嵌式永磁同步电机（IPMSM）场路联合仿真模型,进行了最大转矩/电流（MTPA）和弱磁调速控制策略下电机场路耦合仿真,得到了不同控制策略及不同负载状况下电机动态特性;采用三项铁耗分离模型,计算了不同工况下考虑谐波时的定子铁耗、转子铁耗、永磁体涡流损耗;搭建样机三维温度场有限元模型,通过有限元电磁场与温度场双向耦合仿真,分析了电机在不同工况下的温度场分布;实验结果验证了损耗及温度场分析结果的正确性。     

非恒定磁链幅值给定的永磁同步电机直接转矩控制

传统的永磁同步电机直接转矩控制采用的是恒定磁链给定,不能保证电机在不同的运行工况下效率最优。分析定子磁链与定子电流及转子永磁体磁链之间的关系,得到不同工况下定子磁链幅值的给定方式。提出一种非恒定磁链幅值给定的直接转矩控制方案,实现永磁同步电机定子电流的最优控制,使电机的运行效率得到提升。以表贴式永磁同步电机为例,通过仿真和实验验证了算法的有效性。     

低速直驱外转子永磁同步电机的设计

永磁同步电机具有转矩密度高、功率因数高的特点,极对数的增加也不会降低功率因数,但齿槽转矩的存在,影响输出转矩的稳定性。本文设计了一台72槽60极400kW的直驱外转子永磁同步电机,利用ANSYS Maxwell建立的二维有限元仿真模型,分析空载反电势、齿槽转矩、气隙磁场、同步电感和负载转矩,验证了电机结构和参数的合理性。重点研究了齿槽转矩和转子损耗的优化,采用优化定子齿槽宽度和开辅助槽的方法,削弱齿槽转矩,采用转子磁极分块的方法,限制涡流通过路径,以降低转子损耗。仿真结果表明,所设计的电机能够满足性能指标,为电机的设计、齿槽转矩和转子损耗的优化提供了依据。     

Radial flux type hysteresis motor with rotor ring of copper-sprayed surface layer

This paper describes a new form of radial flux type hysteresis motor having large output, high efficiency, and high power factor. The rotor has a copper-sprayed surface layer on the rotor ring, which is made of Fe-Cr-Co magnet steel and has magnetic anisotropy and slits. The new configuration has two features. First, it is designed to give a combined hysteresis and reluctance-motor action effectively, particularly at a synchronous speed. Second, it is designed to give a combined hysteresis torque and large torque due to eddy current in asynchronous conditions, particularly at starting. To analyze motor performance at synchronous and asynchronous operations, the finite-element method is used. In this paper, magnetic hysteresis is considered by using complex permeability. The agreement between predicted and measured values of motor performance characteristics is good.     

异步电机最大转矩电流比控制方法研究

最大转矩电流比控制技术可以使同样负载下的电机定子电流达到最小,从而减小电机和逆变器的损耗,提高整个系统的效率,同时也减小逆变器的电流应力,提高电机输出转矩的能力。主要对基于转子磁场定向的异步电机最大转矩电流比控制进行了分析讨论,并建立了数学模型。仿真和实验结果表明,设计的控制方案能够在轻载下减小定子电流,提高电机效率。     

基于实测定子电流的表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法

利用实测定子电流计算转矩波动系数有助于监测永磁同步电机在实际工况下的转矩波动程度以及根据其变化进行故障预测。针对采用d-q轴数学模型、矢量控制的表贴式永磁同步电机,考虑永磁同步电机定子电流基波、谐波与转子磁场基波、谐波的相互作用对转矩波动的影响,推导出转矩解析计算模型。实测定子电流以及转子磁场进行傅里叶分析,确定主要谐波阶次以及转矩波动的主要阶次。依据对实验实例的分析,提出了利用实测定子电流计算永磁同步电机转矩及其波动系数的方法。结果表明能够用于实时监测永磁同步电机在实际工况下输出转矩波动系数。     

Acceleration tests to determine salient pole synchronous motorinrush currents and torques

Determining torque and current at locked rotor and various slips during the acceleration test on a synchronous machine is very tedious and time consuming. Induction and synchronous machines behave similarly during acceleration except that synchronous machine acceleration can include a pulsation torque. Because of the salient poles, conditions exist where the synchronous motor has minimum torque at quadrature axis and maximum torque at direct axis during locked rotor or stall. Since synchronous machines do not have large numbers of rotor bars in the amortisseur winding, like the induction motor has in the squirrel cage, their stall times tend to be shorter. Due to the shorter stall time and large starting torque, locked-rotor torque and current are generally determined from acceleration tests conducted at reduced voltage rather than by tests at stand-still. Data showing that saturation effects impact both torque and current are presented in this paper. The data shows that the voltage index that has to be applied to the torque and current measured at reduced voltage varies with speed and can be obtained from a series of acceleration tests     

无轴承永磁同步电机的转子磁场定向控制研究

无轴承永磁同步电机由于功率密度大、转矩脉动低等优良特性受到了高度重视。文中针对一类表面贴装式无轴承永磁同步电机，详细推导出径向悬浮力表达式，建立了准确的数学模型。针对电磁转矩和径向悬浮力之间耦合的特点，采用了基于转子磁场定向的控制策略来实现这类无轴承永磁同步电机的非线性解耦控制。实验证明了该控制算法的有效性。该控制算法对插入式转子结构和内装式转子结构的无轴承永磁同步电机的控制系统设计具有一定的借鉴作用。     

Design and control system of inverter-driven permanent magnetsynchronous motors for high torque operation

This work describes a current vector control method for permanent magnet (PM) synchronous motors suitable for high-torque operation. The current phase angle is controlled according to load conditions in order to use the reluctance torque effectively. Characteristics such as torque, efficiency, power capability and so on are greatly improved by this control method in comparison with the conventional control method. The performance characteristics are greatly affected by the motor parameters, which depend on the rotor configurations and permanent magnet geometries. The available maximum torque and power capability are also examined for the several types of PM motor, taking into consideration the inverter capacity. The tendency toward magnetic saturation and demagnetization of the permanent magnet is also examined