双三相永磁同步电动机绕组不同相移的控制性能分析

基于Ansoft Maxwell 2D的仿真环境,建立两套绕组不同相移(相移30°和180°)的双三相永磁同步电动机仿真模型。在静态磁场,空载瞬态磁场和负载瞬态磁场下,分别对这两种永磁同步电动机的内部电磁场进行仿真分析。获得绕组自感和互感曲线,感应电动势和电磁转矩曲线,比较两种模型的电磁性能。然后结合电磁场分析结果,利用Matlab仿真软件建立两种电机的数学模型,对电机的控制性能进行仿真分析。分析结果为双三相永磁同步电动机的优化设计及进一步研究提供了理论依据。     

六相双Y永磁同步电机绕组重构与分析

针对三相表贴式永磁同步电机振动噪声问题,本文考虑多相电机绕组结构,基于96槽16极槽极组合对六相双Y绕组结构重新排布,以同转子结构的双Y偏0°整距绕组的两种排布方式和双Y偏30°短距绕组排布方式下,对其绕组系数、磁动势谐波分布、电枢反应磁场结果进行比较分析,并与同结构三相短距绕组排布的永磁同步电机共四种模型下电磁力二维傅里叶分解结果比较分析,为六相双Y永磁电机设计提供借鉴。     

双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统

提出一种基于双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统,其电机本体采用转子磁钢离心式对称六相十极永磁容错电机,定子中包含两套相互独立的三相绕组。系统采用了基于矢量控制的热备份余度容错控制策略,同时采取故障诊断与余度通信策略。对基于双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统进行了一相绕组断路和一相绕组短路故障态的仿真验证,并搭建了系统试验平台对其进行了试验验证。仿真和试验表明,当系统发生断路或短路故障后,电机输出性能仍可保持不变,实现了系统断路或短路故障容错,证明了电机设计的合理性及余度容错控制策略的正确性。     

双三相隔齿绕永磁同步电机容错性能分析

集中绕组中隔齿绕制形式能增大电机的绕组自感,实现绕组间的相互隔离,将该种绕组结构应用在双三相永磁同步电机可设计一种新的永磁同步容错电机。利用Ansoft Maxwell 2D分别为12槽10极和24槽22极双三相隔齿绕永磁同步电机建立仿真模型,针对不同绕组分布形式的电机进行有限元分析。研究两种极槽配合形式下不同接线方式的双三相隔齿绕永磁同步电机在静态磁场和瞬态磁场中的空载磁链波形、空载反电动势波形和绕组电感矩阵等特性,对比分析其电磁性能和容错性能,总结出更适合永磁同步容错电机的结构类型。     

基于双绕组永磁容错电机双余度控制系统研究

基于双绕组永磁容错电机,对双余度电机控制系统进行控制策略分析。建立了系统的MATLAB仿真模型,包括电机本体模型、SVPWM、三相全桥逆变器、转速PI控制器、电流PI控制器五部分。仿真表明,该双余度控制系统能够实现恒转速与恒转矩模态切换。实验表明,在恒转速模式下改变转矩转速不变,在恒转矩模态下改变转速转矩保持不变。仿真及实验结果表明当系统发生断路故障时进行余度切换控制,故障态的输出功率和转速不变,实现容错控制。     

双三相永磁同步电动机的改进抗饱和滑模控制

基于对双三相永磁同步电动机内部结构的分析,建立了绕组相移30°和180°两种方式在矢量空间解耦建模方法下的数学模型,提出了一种改进抗饱和滑模控制策略。通过优化符号函数和改变趋近律的速率来减小滑模抖振,提高动态响应速度;对传统PID抗饱和方法进行分析,设计一种适合滑模控制的抗饱和方法,减小系统超调。根据构建的数学模型搭建矢量控制系统,对所设计的算法在Simulink环境下进行仿真分析。结果表明:所提方法相比于传统滑模控制,提高了系统的动态响应性能和稳定性,减小了系统超调量;比较分析绕组相移30°和180°时的控制性能,绕组相移180°时的电机响应速度更快且转矩脉动更小。     

一种新型双三相无轴承永磁同步电机结构原理及控制研究

针对传统无轴承永磁同步电机内部两套绕组结构复杂、可靠性低等缺点,提出了一种新型双三相绕组结构的无轴承永磁同步电机。电机采用分布式绕组结构并分为两个空间对称的独立三相绕组单元,通过两个三相逆变器在两个绕组单元中同时通入两组不同序列的电流实现电机的无轴承运行。推导了悬浮力与转矩数学模型。在Ansoft中建立有限元模型,分析了电机在两组电流控制下的磁场分布状况,分别计算了悬浮力与转矩随电流变化的关系,以及偏心磁拉力与转子偏移量的关系,仿真模型计算结果与理论模型计算结果基本吻合。建立了一种控制电机对称相电流不平衡的控制策略,将电机等效为两个普通三相电机,两个电机控制部分中的空间矢量脉宽调制模块SVM所需的信号由转矩电流参考值和悬浮力电流参考值合成再调制得到。采用Matlab软件构建了仿真系统,仿真结果表明,本文提出的双三相无轴承永磁同步电机在该控制策略下能够实现转子的高速旋转与稳定悬浮。     

双绕组永磁容错电机矢量控制系统研究

针对双绕组三相永磁容错电机的结构,以在无故障和电机绕组开路及短路故障情况下获得相同的输出转矩为目标,提出双绕组三相永磁容错电机的矢量控制策略。电机的每相电流采用电流滞环控制技术。利用Matlab软件搭建了双绕组三相永磁容错电机矢量控制系统的仿真模型,设计调试了以TMS320LF28335 DSP为核心的硬件实验平台,仿真和实验结果证明了该矢量控制策略的正确性。     

多绕组永磁无刷直流电机容错性能研究

本文提出一种多绕组永磁无刷直流电机及其控制系统拓朴结构,将定子绕组设计成四个独立的三相绕组,共用同一个转子,构成四个子电机,由四个逆变器供电,可对各子电机进行单独控制。本文建立了该电机及控制系统基于Maxwell 2D和Simplorer的联合仿真模型,仿真了样机的磁场分布、空载反电势及稳态运行性能,并研究了该系统在子电机开路、短路等故障模式下的转矩补偿方法,验证了上述拓扑结构的电机具有良好的容错性能。     

并联结构双余度PMSM矢量控制策略

分析了双余度永磁同步电机(PMSM)的结构形式,结合正弦波脉宽调制(SPWM)技术与转子磁场定向控制(FOC)技术,提出了一种双余度PMSM用逆变器的空间矢量调制(DR-SVPWM)方法。以双余度PMSM模型为基础,在Matlab仿真软件的Simulink环境下结合S函数构建了基于DR-SVPWM的双余度PMSM伺服系统仿真模型。通过试验得到了DR-SVPWM控制方式下绕组相电流波形,分析了DR-SVPWM驱动下双余度PMSM的动态响应性能。由仿真与试验结果可见,所提出的DR-SVPWM矢量控制策略实时性强,适合于双余度PMSM伺服系统的控制。     

电感不对称对双绕组永磁同步电机无位置传感器控制的影响

本文研究电感不对称对双绕组永磁同步电机基于脉振高频电压注入法的无位置传感器控制的影响。基于Ansoft/Maxwell建立有限元仿真模型,分析双绕组永磁同步电机两种工况下的电感波形。仿真结果表明由于绕组结构的非对称性,单个子电机工况下三相电感不再对称,d-q轴电感产生较大波动。理论推导了非恒值d-q轴电感条件下脉振高频电压注入法的数学模型,证明了该方法对电感波形有较高要求。通过Simulink搭建仿真模型,研究电感不对称对双绕组永磁同步电机高频注入法控制的影响,并且dSPACE实验平台上进行验证。仿真和实验结果表明,两个子电机同时运行工况下,基于脉振高频电压注入法的无位置传感器控制可以正常运行;但在单个子电机运行工况下,由于d-q轴电感存在较大波动,PLL锁相环并不能有效跟踪转子位置,导致无位置传感器控制无法正常起动。     

海上风电机组的双绕组三相永磁同步发电机建模

海上风电机组具有单机容量大的特点,其发电机较多采用双绕组三相永磁电机,并采用双绕组并联方式运行。由于绕组间互感的存在,双绕组三相永磁电机比传统的单绕组三相永磁同步电机的电磁关系更为复杂,即使双绕组并联运行,也与传统单绕组电机有一定的区别。为深入理解双绕组永磁同步电机的内部特性,本文从静止坐标系出发,详细推导出双绕组电机在转子dq旋转坐标系下的电磁和机械方程,建立了其全阶模型。最后基于所得到的数学模型,揭示了双绕组永磁同步电机绕组并联运行时与单绕组永磁同步电机的参数等价关系,为永磁同步电机双绕组并联运行时的控制参数整定提供理论依据。     

基于H桥逆变器的永磁容错电机电流滞环跟踪与电压空间矢量的脉宽调制比较研究

永磁容错电机的各相绕组采用H桥逆变器供电,消除了各绕组间的中性点,实现了电气隔离,提高了电机控制系统的直流电压利用率和容错性能。在分析永磁容错电机H桥逆变电路结构和工作原理的基础上,阐述了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)和电流滞环跟踪脉宽调制(CHBPWM)的原理,设计了三相永磁容错电机的矢量控制系统,并建立了三相永磁容错电机SVPWM和CHBPWM的仿真模型,搭建了基于DSP的三相永磁容错电机矢量控制系统试验平台。通过仿真和试验,对比分析了两种控制策略的优缺点和适用范围。     

采用六相八桥臂变流器永磁同步电机系统的驱动及容错控制仿真研究

对双Y移30°的六相永磁电机控制系统分析时,如果电机本体结构设计时各相绕组间互感可以忽略不计,可以将其看作2套三相子控制系统进行分析。参考常规三相半桥拓扑结构下电机的建模,对三相四桥臂拓扑结构下的子系统进行建模;在三相半桥控制系统空间矢量调制原理的基础上,提出了三相四桥臂的三维静止坐标系下的空间矢量调制原理;最后,对常见的一相故障提出两种容错控制策略,并利用仿真对控制策略进行验证。     

不同绕组型式双Y移30°六相永磁同步电机建模与谐波电流优化控制

基于空间矢量解耦方法,建立绕组正弦和非正弦分布的双Y移30°六相永磁同步电机旋转坐标系下数学模型;为了减小谐波子空间电流,研究了谐波电流闭环控制和谐波电压开环控制两种控制方法,得出两种控制方式下相电流FFT分析结果。仿真和实验结果表明:谐波电流闭环控制方式对绕组正弦和非正弦两种电机具有更好的电流谐波控制效果,可以减小系统损耗,该方法更适合于双Y移30°六相永磁同步电机的控制。     

双余度永磁无刷电机系统数学模型与特性分析

双余度机电作动伺服系统作为多电及全电飞机伺服作动系统具有体积小、功率密度大优点,提高了飞机伺服系统工作的可靠性。而双余度永磁无刷电机作为此系统中实现电能到机械能转换的关键部件,直接影响系统的性能。通过研究双余度永磁无刷电机组成结构形式及脉宽调制逆变器的开关函数和系统的状态方程,分析双余度永磁无刷电机的互感耦合数学模型,建立双余度永磁无刷电机系统的数字仿真模型,此模型适用于处理该系统所组成的时变网络模型;在对系统特性进行分析的基础上完成了在Matlab环境下的系统仿真,对比分析了系统仿真与试验的波形。结果表明系统建模方法与实际运行结果相近,可以更好地分析余度电机的特性。     

双三相永磁同步电机的建模与矢量控制

针对相移30°Y型连接双三相永磁同步电机,分别采用双d-q变换和矢量空间解耦的方法建立了电机的数学模型,前者从两套三相子系统的角度给出了电磁转矩的表达式以及两套绕组之间存在的耦合关系,后者则揭示了不同的电流谐波分量对机电能量转换所产生的不同的作用.根据两种不同的模型搭建了两套双三相永磁同步电机矢量控制系统,通过对两种控制策略的比较分析,指出了两者之间的内在联系和在控制效果上的等价性.开环的仿真实验对两种建模方法的一致性进行了验证,而闭环的仿真和实验结果则表明两种矢量控制方案在相同的控制参数下具有一样的控制性能.     

混合电动汽车用磁通切换型永磁电机冷却结构分析

本文的研究对象为三相10kW的磁通切换永磁电机(FSPM),该电机主要用作电动汽车的起动发电机。本文基于有限元法(FEM)计算磁通切换永磁电机的损耗值,并进行实验验证;其次本文利用Ansys Fluent仿真磁通切换永磁电机稳态温度场分布和暂态温度场分布,进行实验验证;最后本文基于磁通切换永磁电机的温度场数值模型和计算流体力学(CFD)仿真对电机现有的水冷结构进行优化分析,提升水冷结构的冷却性能。     

双余度无刷直流电动机建模与热损对比分析

建立了绕组隔槽与同槽嵌放两种结构的双余度无刷直流电机(DR-BLDCM)数学模型,运用MATLAB软件研究了两种双余度无刷直流电机内外部特性,主要分析和计算两种电机额定负载运行时的铜损以及铁损,特别针对电机容易出现的绕组断路故障进行电机本体发热分析。仿真结果表明,电机正常运行和绕组断路故障状态下隔槽嵌放结构发热量比同槽嵌放分别小3.32%和14.87%,运行效率较高。     

分数槽永磁电机永磁体谐波涡流损耗建模与分析

准确求解分数槽永磁电机电枢磁场下的永磁体涡流损耗解析解,探究谐波涡流损耗随绕组结构的变化规律是改进绕组结构抑制涡流损耗的关键。针对此问题,该文提出四层绕组电流密度建模方法,实现对三相/双三相、双层/四层绕组结构的建模。基于现有的子域模型,将四层绕组结构的槽身区域划分为上层绕组和下层绕组区域,增加上层绕组与下层绕组交界处的边界条件,确定各子域磁场的谐波系数。通过设计瞬态电枢磁场求解程序,建立涡流损耗解析模型。以四台仅绕组结构不同的10极12槽永磁电机为例,利用有限元仿真验证了损耗模型的精确性。基于该损耗模型,探究了谐波涡流损耗随绕组相数和层数的变化规律,并使用磁动势从机理上分析该规律,为改进绕组结构抑制涡流损耗的研究方向提供一些思路。