新型多齿开关磁链永磁记忆电机设计与分析

针对传统多齿开关磁链永磁电机在弱磁区运行效率低的问题,设计了一种新型多齿开关磁链永磁记忆(MSFPMM)电机。在传统多齿开关磁链永磁电机中,使用了磁化水平和磁化方向可以在线改变的低矫顽力永磁体;通过在该电机的励磁绕组中通入电流脉冲,改变了低矫顽力永磁体的磁化水平和磁化方向,实现了高速区弱磁;利用有限元法分析了该电机中低矫顽力永磁体处于不同磁化状态时,MSFPMM电机的气隙磁密、空载反电动势、转矩/转速特性以及运行效率;制作了MSFPMM样机,对MSFPMM电机的电磁特性进行实验验证。研究结果表明:当MSFPMM电机的气隙磁密减弱时,该电机的高效率区会向高转速、低转矩区移动;MSFPMM电机具有比传统多齿开关磁链永磁电机更高的弱磁区运行效率。     

High Performance Spindle Permanent Magnet Synchronous Motor Drive

讨论了永磁同步电机主轴伺服系统的工作特性，并对不同形式转子结构的弱磁能力、抗不可逆去磁能力等问题进行了深入分析和研究。分析了电机关键参数X     

永磁同步电机弱磁控制系统仿真研究

阐述了永磁同步电机电流矢量控制策略,在此基础上设计适合不同类型电机实现弱磁控制的算法,该算法能够保证电机在整个弱磁区域以最大的转矩电流比运行,同时还利用电流解耦补偿器改善控制性能。通过Simulink对系统进行稳态和瞬态仿真,分析了电机弱磁性能,仿真结果验证了该算法的正确性,且具有良好的动态调速性能。     

电动汽车用ISG永磁电机在弱磁条件下的永磁体涡流损耗分析

针对内转子内置式永磁同步电机在高速运行时转子永磁体所产生温升严重的问题,以"一"型和"V"型两种不同磁极结构的35kW永磁同步电机为研究对象,在永磁体总量和磁极分块相同的情况下,利用有限元法与解析法,分析了两种磁极结构在弱磁条件下永磁体表面的磁通及其变化情况,探究了两种磁极结构的电机在相同的弱磁条件下不同转速、不同弱磁角和不同去磁电流时的转子永磁体涡流损耗大小和特点,得到在相同弱磁条件下"V"型磁极结构的永磁体涡流损耗大于"一"型磁极结构的结论。最后制造样机并进行试验,验证了有限元模型的有效性,为永磁同步电机在弱磁条件下的永磁体涡流损耗情况提供参考。     

组合磁极永磁发电机仿真分析与结构优化

永磁发电机具有体积小、损耗低、效率高的优点,被广泛应用于汽车领域。针对永磁发电机漏磁问题,提出一种组合磁极永磁发电机,这种永磁转子结构既能起到聚磁作用,还能优化电枢反应电动势波形、减小漏磁系数。本文首先运用ansoft有限元仿真软件对发电机结构进行优化设计,然后进行漏磁分析,最后对电机带载能力进行分析,从而达到降低电机漏磁系数、优化反电势波形、提高发电机效率的目的。     

电主轴用宽弱磁调速范围永磁同步电机径向电磁力研究

基于交流绕组理论,推导了高速电主轴用宽弱磁调速范围永磁同步电机的气隙磁密计算公式,并建立有限元计算模型。归纳总结了永磁同步电机的径向电磁力的力波次数及对应频率,并与有限元的计算结果进行对比,验证了其正确性。建立有限元模型计算电机在宽弱磁调速范围下的径向电磁力波,得出在额定转速以下径向电磁力基本不变,额定转速以上由于弱磁控制的影响,导致基波气隙磁场分量下降,谐波气隙磁场分量增加的规律,为宽弱磁调速永磁同步电机的设计开发指出了理应关注的焦点问题。     

混合式永磁同步电机弱磁性能的研究

针对传统永磁同步电机弱磁性能不佳的问题,提出了应用混合式结构来改善永磁同步电机弱磁性能。研究了传统永磁同步电机的结构,得出了传统永磁同步电机弱磁困难的原因是电枢磁势和转子励磁磁势的不对等。分析了混合式永磁同步电机的结构,得出了其转子永磁体用量少,励磁磁势较小;气隙很小同步电感大,短路电流与额定电流的比值小。介绍了应用短路电流与额定电流的比值来判断永磁同步电机弱磁性能的方法,分析得出了混合式结构弱磁性能要好于传统永磁同步电机。采用了基于直轴电流负向控制的附加闭环方法进行弱磁控制,对传统永磁同步电机和混合式永磁同步电机的弱磁性能进行了对比实验,混合式结构的弱磁扩速倍数为传统式结构的2.63倍。研究结果表明,混合式结构可以有效提升永磁同步电机弱磁性能。     

永磁同步电机非线性调节器MTPA弱磁控制

针对传统的弱磁控制方案不能很好地解决永磁同步电机在高转速范围内性能稳定的问题，在分析最大转矩电流比控制策略的基础上，构建了基于条件积分法的抗积分饱和的速度调节器，将其引入永磁同步电机最大转矩电流比（MPTA）弱磁控制系统，可有效解决电机速度超调量大、响应慢，抗干扰能力差等问题；同时设计了一种非线性变参数调节器，具有PI调节器快速收敛性能，提高了系统稳定性，在电压反馈弱磁控制的基础上实现了永磁同步电机的弱磁控制。仿真与实验结果表明，该方法能够快速实现高精度的MTPA控制。     

新型磁通切换机械调磁永磁电机设计分析

本文结合磁通切换机械调磁永磁电机的优点研究了漏磁式机械调磁永磁电机。通过借助机械调磁中的装置进行磁通切换电机内部磁场分布,利用ANSYS软件对电机中的结构数据参数进行了分析,并根据不同的位置将电机中不同的磁块进行了性能分析。结果表明:将磁通切换机械调磁永磁电机中的结构进行合理的设计才能更好的调节磁性能。     

高速动车组永磁同步电机牵引控制仿真研究

为研究永磁同步电机电流运行轨迹,分析动车组不同工况下永磁同步电机弱磁方法,首先,分析永磁同步电机最大运行能力,规划电流轨迹;其次,在动车组变工况下根据永磁同步电机交直轴电流相平面关系,按最大转矩电流比控制求解析式方程,分析最小稳定工作点,提高电机的运行效率,实现平滑过渡,并利用Simulink软件进行仿真。     

基于MATLAB的数控机床主轴伺服系统的仿真研究

探讨了永磁同步电动机在数控机床主轴伺服系统中的应用背景，在以转子磁链定向，按转子速度旋转的d-g坐标系中，建立永磁同步电动机数学模型，提出了id=0的控制策略，并结合MATLAB／Simulink对永磁同步电动机控制系统进行仿真研究。通过具体的仿真实例，验证了永磁同步电动机的控制策略的正确性和可行性。     

基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器运行研究

通过注入特定的高频电压信号，利用电机的各向异性以确定转子的凸极位置，在同步电机无传感器矢量控制中，对包括零速度在内的所有速度下都能获得精确的转子位置信息。详细讨论了同步电机的转子位置估算方法，并给出了实验结果。     

基于Matlab仿真的永磁同步电动机的直接转矩控制研究

针对永磁同步电动机的特点,结合直接转矩控制方案,对永磁同步电动机直接转矩控制方法和调速控制问题进行了深入的研究。介绍了三相永磁同步电动机在转子坐标系下的数学模型,再以三相永磁同步电动机为基础,分析了永磁同步电动机直接转矩控制系统的原理。仿真结果表明,不同参考转速给定下的系统具有更好的适应性。     

基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究

为了研发一种可以取代传统有位置传感器的无传感器PMSM驱动控制系统,在分析滑模变结构控制理论(SMC)及永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,建立起基于滑模观测器(SMO)的无传感PMSM矢量控制系统的数学模型,并搭建了采用id=0矢量控制策略的无传感PMSM矢量控制系统的仿真模型并进行仿真研究.结果表明,应用滑模...     

电动汽车永磁同步电机无位置传感器控制的研究

针对电动汽车永磁同步电机无位置传感器控制系统,在两相静止坐标系（d—B）内将滑模观测器法与MRAS结合,提出了基于模型参考自适应的滑模观测器,并利用自适应律估计永磁同步电机的转子速度。仿真和试验表明无位置传感器控制方法是切实可行的。     

Rule-based fault diagnosis of hall sensors and fault-tolerant control of PMSM

Hall sensor is widely used for estimating rotor phase of permanent magnet synchronous motor(PMSM). And rotor position is an essential parameter of PMSM control algorithm, hence it is very dangerous if Hall senor faults occur. But there is scarcely any research focusing on fault diagnosis and fault-tolerant control of Hall sensor used in PMSM. From this standpoint, the Hall sensor faults which may occur during the PMSM operating are theoretically analyzed. According to the analysis results, the fault diagnosis algorithm of Hall sensor, which is based on three rules, is proposed to classify the fault phenomena accurately. The rotor phase estimation algorithms, based on one or two Hall sensor(s), are initialized to engender the fault-tolerant control algorithm. The fault diagnosis algorithm can detect 60 Hall fault phenomena in total as well as all detections can be fulfilled in 1/138 rotor rotation period. The fault-tolerant control algorithm can achieve a smooth torque production which means the same control effect as normal control mode (with three Hall sensors). Finally, the PMSM bench test verifies the accuracy and rapidity of fault diagnosis and fault-tolerant control strategies. The fault diagnosis algorithm can detect all Hall sensor faults promptly and fault-tolerant control algorithm allows the PMSM to face failure conditions of one or two Hall sensor(s). In addition, the transitions between health-control and fault-tolerant control conditions are smooth without any additional noise and harshness. Proposed algorithms can deal with the Hall sensor faults of PMSM in real applications, and can be provided to realize the fault diagnosis and fault-tolerant control of PMSM.     

电梯用永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

研究了一种基于模糊观测器的PMSM无速度传感器矢量控制系统,阐述了其控制原理,介绍了模型观测器设计。数字仿真试验验证了其控制系统性能良好,在0～4 000 r/min转速范围内能够得到较高的转子位置和速度估算精度。     

高速电主轴冷却系统设计与研究

针对高速电主轴的发热问题,利用能量转换公式进行分析,从而找到主要热源。采用轴心一轴套联合冷却以及轴承座圈下润滑的冷却系统,对高速电主轴的转子和定子进行冷却,从而在根源上降低高速电主轴的转子和定子的温度,提高高速电主轴的热稳定性,减小它的热变形。最后使用数值计算方法对设计结果进行分析,数据表明主轴的温度得以降低,达到了设计的预期目的。     

基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机无速度传感器控制

提出了一种新型的采用等价输入干扰估计器的永磁同步电机控制系统结构,其控制器采用PI控制方法,估计器采用状态观测器与低通滤波器的组合,在此结构下控制器与估计器的设计满足分离原理.为实时估计电机转速,根据定子侧测量的电压、电流值,基于扩展卡尔曼滤波方法(EKF)设计了电机的转速估计器.仿真结果表明在较宽的速度给定范围内,估计器有较高的估算精度,控制器能很好地抑制未知干扰,提高了永磁同步电机的性能.最后通过dSPACE实验验证了该方法的有效性.     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。