低转矩脉动同步磁阻电机磁障形状分析与优化设计

同步磁阻电机因其结构简单、调速范围宽,且无需永磁体励磁,与永磁同步电机相比具有成本低、可靠性高等优势。与此同时,同步磁阻电机存在转矩脉动较大和功率因数较低等缺点。针对同步磁阻电机转矩脉动高的问题,提出一种形状优化方法对同步磁阻电机的转子磁障形状进行优化,以降低其转矩脉动。首先提出分段线性插值方法确定转子磁障的边界,使获得的同步磁阻电机磁障形状具有任意性。然后结合序贯田口法和拟牛顿法对同步磁阻电机进行优化,进而减少优化所需时长。最后以降低转矩脉动和提高平均输出转矩为目标,对同步磁阻电机进行优化,与传统同步磁阻电机对比结果表明,应用所提出方法获得的磁障形状能够有效降低同步磁阻电机的转矩脉动。     

多层磁障转子同步磁阻电机设计研究

针对复杂的多层磁障同步磁阻电机（SynRM）,在定、转子快速设计方面进行研究。以1台3 kW、4极电机为例,对比不同绕组形式下SynRM的性能。为降低转矩脉动,提出典型C型磁障转子的简化模型。研究各参数对电机输出转矩和转矩脉动的影响,并借助多目标优化算法进一步优化磁障参数,为同类电机的设计分析提供参考。     

低转矩脉动铁氧体永磁同步磁阻电机设计与分析

铁氧体永磁同步磁阻电机的转矩成分主要为磁阻转矩,其设计特点与钕铁硼永磁同步电机有较大差别。分析了永磁同步磁阻电机的数学模型和转矩脉动来源,并以此为理论依据,对极槽配合、转子磁障结构和等量铁氧体放置方案进行了选择和设计。对得到的转矩脉动较低的两个铁氧体放置方案,对比分析了其相关电磁性能,最终得到的转子结构可兼顾转矩脉动低、功率密度高等优点。     

降低永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动的方法研究

永磁辅助同步磁阻电机具有效率高、转矩密度高和成本低等固有优点,但其存在转矩脉动大等问题,会影响电机的平稳运行。文章以一台4极36槽铁氧体永磁辅助同步磁阻电机为研究对象,通过对定子齿和转子表面开辅助槽的方法,削弱电机的转矩脉动。有限元仿真结果表明,优化后的电机转矩脉动显著降低。     

车用永磁同步磁阻电机转子的优化设计

永磁同步磁阻电机充分利用磁阻转矩,有效提高了电机功率密度和降低电机成本。本文首先对永磁电机的磁阻转矩影响因素进行分析,建立了3种不同结构转子模型,利用二维有限元法对电机的重要参数进行了计算和对比分析。综合比较后,对其中一种转子结构进行了优化,通过调整直轴和交轴磁路,提高了电机磁阻转矩的比例及弱磁性能。     

新型同步磁阻电机星形转子结构设计与分析

针对同步磁阻电机转矩脉动大、平均转矩低的问题,提出一种星形转子结构,该结构与传统圆形转子结构相比,增大了转子气隙磁障末端与q轴的夹角,改变了气隙磁密的分布,可以减小转矩脉动,增大输出转矩。描述了星形曲线的形成过程,推导了星形曲线方程,得到参数方程参数角与磁障末端角的数学关系,为后续研究提供理论基础。基于等效磁路法建立了气隙磁密模型,进而可以得到转矩预测模型,并通过解析法和有限元进行对比,验证了磁路模型的有效性与正确性。通过有限元仿真,对星形转子结构同步磁阻电机和传统圆形转子结构同步磁阻电机进行性能对比分析,结果表明前者的铁耗小,气隙磁密波形谐波畸变率小,正弦化程度高,输出转矩大及转矩脉动小,验证了星形转子结构的可行性。     

开关磁阻电机转矩脉动抑制综述

针对开关磁阻电机转矩脉动较大的缺点,在分析转矩脉动产生机理后,从电机本体结构优化和控制策略设计两个方面综述抑制开关磁阻电机转矩脉动的若干解决方案。指出了各种转矩脉动抑制方法的优缺点,提出了开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究方向。     

轴向叠片各向异性转子同步磁阻电机直接转矩控制的研究

轴向叠片各向异性转子电机具有许多优点，但也存在一些缺点，如起动时需要位置传感器保持转子与磁链同步，电机参数（特别是直轴电感）易受饱和影响而使控制系统复杂等缺点。直接转矩控制具有无位置（速度）传感器，且除定子电阻外不需要其他参数等。介绍了同步磁阻电机控制的研究现状，提出了同步磁阻电机适合使用直接转矩控制技术。通过对四极2.2kW ALA转子样机进行的DSP控制实验研究，验证了ALA转子同步磁阻电机直接转矩控制方案的可行性。     

开关磁阻电机减振降噪和低转矩脉动控制策略

开关磁阻电机的振动噪声和转矩脉动问题制约了其推广应用,先前这2个方面的研究都彼此孤立。该文通过将2步和3步换相法引入直接瞬时转矩控制,提出了一种能同时减振降噪和减小转矩脉动的新控制策略。采用新的控制策略,在斩波控制和单脉冲控制下,振动都可得到有效抑止,且新控制策略可在转矩斩波控制下减小转矩脉动。该文还提出了3步换相法的时间参数设计方法。实验结果验证了新控制策略的有效性。     

基于转矩矢量控制的开关磁阻电机转矩脉动控制

转矩脉动是开关磁阻电动机较为突出的缺点。文章基于电机的线性模型，提出了开关磁阻电动机转矩矢是控制策略，通过控制开关磁阻电动机各相绕组电流－位置曲线，在空间合成多个转矩矢量，以减小转矩脉动，仿真结果表明，这种控制策略不但控制简单，而且能够在低速下有效地抑制开关磁阻电动机转矩脉动。     

基于转矩分离的永磁辅助同步磁阻电动机转矩脉动抑制

永磁辅助同步磁阻电动机（PMaSRM）内同时存在永磁转矩和磁阻转矩。不同转矩分量的占比大小和转矩脉动大小是评价电机电磁结构设计合理性的重要指标。以一台3 kW的PMaSRM为研究对象,在考虑磁路饱和与d、q轴交叉耦合因素的影响下,采用冻结磁导率法进行了电机的转矩分离和转矩脉动分离。基于转矩分量和转矩脉动分量的分离结果,以降低负载齿槽转矩为目标,进行了电机转子结构的优化设计,为PMaSRM的设计提供了参考。     

永磁同步电机低转矩脉动的稳健设计

在电机生产加工过程中引起的尺寸和形位公差、安装误差、材料属性偏差等噪声因子,造成了批量生产的电机间的转矩脉动特性分散,进而影响高精度永磁同步电机系统控制性能的一致性。为保证高精度场合用永磁同步电机的转矩脉动特性具有良好的稳健性,采用田口稳健设计方法,选取的噪声因子包括磁钢的周向安装位置、充磁角度、剩磁大小的误差、气隙加工误差、转子静态和动态偏心以及传感器安装误差等,通过优化磁钢、齿槽、气隙等电磁设计参数的名义尺寸,达到降低转矩脉动系数的均值和分散区间的目的。对比分析了稳健设计、正弦反电势设计和均匀气隙设计3种方案,结果表明,在相同噪声因子的影响下,与另两种设计方案相比,采用稳健设计方案,转矩脉动系数的均值和均方差显著降低。以转矩脉动系数作为优化目标,有效地满足了转矩脉动和平均转矩的多目标优化要求。     

开关磁阻电机直接转矩模糊逻辑控制系统设计

本文提出了一个用于抑制转矩脉动的开关磁阻电动机直接转矩模糊逻辑控制系统模型 ,在系统的设计中同时采用了三种方法使转矩脉动最小化 :(1 )直接转矩线性控制 ,用以获得迅速的直接转矩响应 ;(2 )相电流调制优化算法 ,用以获得最佳的相电流波形 ,保证各相绕组瞬时转矩之和为一恒定值 ;(3 )模糊逻辑控制器 ,对各相电流进行进一步调制 ,用以获得转矩的动态稳定。同时文中还介绍了该智能控制器的设计方法 ,并通过数字仿真证实了该设计不仅有效地抑制了转矩的脉动 ,而且具有期望的瞬态响应特性     

永磁同步电机转矩脉动抑制方法

分数槽集中绕组永磁同步电机被广泛用于伺服控制系统。由于电机极槽配合以及制造过程中机械加工与装配误差等因素,所以永磁同步伺服电机输出转矩中会存在固有的周期性转矩脉动,影响伺服系统实现高精度的速度与位置跟随。因此,采用转矩观测器来估计由上述原因造成的转矩脉动,再将转矩脉动与位置信号通过一定处理,计算出相应的前馈转矩电流,补偿到电流指令端,对转矩脉动进行抑制,从而减小转速脉动。通过仿真和试验验证了抑制方法的有效性。     

潜水永磁辅助同步磁阻电机转子电磁方案设计

为了满足最新电机能效等级国家标准的要求,提高电机的运行效率,以一台55 kW的充水式潜水电机为例,提出了一种永磁辅助同步磁阻电机(PMASRM)转子电磁设计方法,结合转子再制造技术,取代传统的潜水感应电机转子,将其改造成为潜水PMASRM。设计的潜水PMASRM和传统的潜水感应电机具有相同的定子铁心结构和绕组形式,提高了材料的利用率,降低了制造成本。有限元仿真结果表明,改造后的潜水PMASRM效率比潜水感应电机得到有效提高。     

矩阵变换器–永磁同步电机系统直接转矩控制转矩波动抑制策略

针对矩阵变换器-永磁同步电机系统传统直接转矩控制下转矩波动大的问题,推导定子磁链、电磁转矩变化量表达式,探明传统直接转矩控制转矩波动大的成因,设计新型直接转矩控制器,形成直接转矩控制转矩波动抑制策略。首先在对转矩变化率进行局部线性化处理的基础上,建立转矩闭环控制系统的小信号模型。然后,依据经典控制理论,结合矩阵变换器矢量幅值随时间变化的特点,提出转矩控制器和三角波波形参数设计的方法。实验结果表明,所提策略具有良好的动态性能和转矩波动抑制效果。     

永磁/磁阻混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量控制

本文介绍了一种新型永磁/磁阻混合转子双定子同步电机。该电机与常规电机相比具有转矩密度高、体积小的优点,非常适合于低速大转矩电力传动系统。本文提出了一种永磁/磁阻混合转子双定子同步电机的矢量控制方法,并提出了一种转矩解耦算法来分配内外定子的输出电磁转矩。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

基于遗传算法和转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动抑制

开关磁阻电机(SRM)特殊的双凸极结构导致其运行时会产生很强的转矩脉动。传统的转矩分配函数(TSF)控制方法虽然可以在一定程度上起到抑制转矩脉动的作用,但是受到开关频率、功率电源电压值等物理条件的限制,仍会存在较大的转矩脉动。为此,提出了一种基于遗传算法的SRM TSF控制方案。利用遗传算法良好的寻优能力,在指数型TSF控制的基础上,将转矩脉动作为优化目标来寻取最优的开关角。将1台四相8/6极的SRM作为研究对象,搭建了以TMS320F28335为控制核心的试验平台。试验结果验证了基于遗传算法的TSF控制方法可以有效减小SRM的转矩脉动。     

新型有源升压功率变换器及其在开关磁阻电机中的转矩脉动抑制

提出一种绕组退磁电压实时控制,且结构简单的新型有源升压功率变换器。该变换器利用绕组退磁能量和有源功率器件,根据电机工况实时控制绕组退磁电压,实现转速、负载较大变化情况下开关磁阻电机的高效率、低转矩脉动运行。同时,该变换器一相绕组仅需一个IGBT和一个二极管,简化了变换器结构。分析该新型有源升压功率变换器拓扑及在三相开关磁阻电机中的工作机理,研究绕组退磁电压对退磁相负转矩的影响,并对其数学模型进行推导。在此基础上,结合瞬时转矩控制策略,构建了基于该新型有源升压功率变换器的开关磁阻电机驱动系统,通过仿真与实验研究,验证了理论分析的有效性和优越性。