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。     

新型永磁同步电动机的参数设计和矢量控制

首先从永磁同步电动机运行状态数学模型着手，导出了最大电磁转矩与电机参数的关系，通过分析，得出了参数Ｘｑ对ｄ的合理比值范围。据此，作者提出一种不对称磁路结构转子的新型永磁电机，然后采用场路结合的计算方法，给出了永磁磁场，交直轴电枢反应电感ＬａｑＬａｄ与转子结构参数的关系。最后详细讨论了永磁交流电动机的矢量变换控制。为永磁交流电机机电一体化研究，设计和提供高性能的伺系统开辟新途径。     

基于稀土永磁同步电动机起动特性研究转子磁路结构设计

稀土永磁同步电动机由于转子磁路结构不对称产生的凸极效应转矩和永磁体产生的发电机制动转矩,影响起动过程的性能,严重情况下致使无法牵入同步运行。本文基于稀土永磁同步电动机起动过程特性的理论分析,结合典型规格样机参数与性能的计算值和起动过程的电磁转矩的实测曲线,阐述d、q轴电抗对起动过程性能的影响,研究永磁同步电动机转子磁路结构设计。     

永磁同步电动机电枢反应电抗计算方法研究与测试差异分析

永磁同步电动机的电枢反应电抗参数不仅关系到电机性能的好坏,还与伺服系统的控制精度密切相关,本文基于有限元法研究永磁同步电动机电抗的计算方法,重点研究交叉饱和对电机电抗的影响规律。首先计算不考虑交叉饱和时的电枢反应电抗,然后把矢量法和保存磁导率法相结合,在考虑直、交轴磁路的交叉饱情况下计算电枢反应磁场,从而得到直、交轴电枢反应电抗随电机内功率因数角的变化曲线,最后通过迭代确定直、交轴电流值和直、交轴电枢反应电抗。通过对表面式和内置式永磁电机电枢反应电抗计算,研究不同转子结构下交叉饱和对电枢反应电抗的影响规律,并分析了产生这种影响的原因。最终对直、交轴电枢反应电抗的计算值和测试值进行对比并得出几条重要的结论。     

基于UKF的永磁同步电动机无传感器矢量控制研究

针对扩展卡尔曼滤波状态估计为有偏估计,对模型误差鲁棒性差等问题,将无轨迹卡尔曼滤波引入永磁同步电动机控制中,研究了基于无轨迹卡尔曼滤波的永磁同步电动机无传感器矢量控制策略,利用永磁同步电动机dq坐标系下的非线性模型和无轨迹卡尔曼滤波技术建立了无轨迹卡尔曼观测器,该观测器不需要电机机械参数和电机转子初始位置信息,可以实时估计电机定子直轴电流、定子交轴电流、转子位置和转速.仿真研究表明,所设计观测器能准确估计电机直轴电流、交轴电流、转子位置和转速,具有较好的速度响应特性,并对转子初始位置误差具有较快的收敛特性.该观测器也对系统参数摄动、外部干扰、测量误差、过程噪声和测量噪声具有很强鲁棒性.     

一种永磁同步电动机直接转矩控制策略研究

针对永磁同步电动机直接转矩控制系统如何实现id=0,单位功率因数和最大转矩/电流三种控制策略的问题,通过分析dq轴给定电流,探讨研究了对应控制策略下的直接转矩控制系统给定磁链计算方法,通过改变给定磁链实现三种控制策略。利用MATLAB搭建了不同控制策略下的直接转矩控制和矢量控制系统仿真模型,仿真结果表明,直接转矩控制系统能够实现矢量控制的三种控制策略,验证了三种控制策略下直接转矩控制系统给定磁链计算方法的正确性。     

基速以下内嵌式永磁同步电动机控制策略研究

内嵌式永磁同步电动机由于高功率密度、高转矩输出特性在工业生产领域中的应用越来越广泛。本文研究了内嵌式永磁同步电动机的数学模型,分析了它低于基速运行时的直轴电流等于零控制和最大转矩电流比控制。试验结果表明,虽然直轴电流等于零控制方式简单,但最大转矩电流比控制较直轴电流等于零控制有更突出的转矩特性,和更稳定的速度输出特性。内置式永磁同步电动机在基速以下采用最大转矩电流比控制具有更好性能。     

内嵌式永磁同步电动机弱磁控制分段线性化研究

在对内嵌式永磁同步电动机数学模型进行分析的基础上,详细研究了弱磁控制过程,提出了分段线性化的弱磁控制策略。根据电动机弱磁各阶段运行的特点,将弱磁控制分为三个区域,对每个区域分别线性化,得到了各区域工作点的直轴、交轴电流和控制方程。线性化后的弱磁控制策略节省了电动机工作点计算时间,提高了系统实时性能,可实现最大转矩输出。结果表明,分段线性化弱磁控制策略使内嵌式永磁同步电动机在宽调速范围内获得了更好的调速性能,电动机可控性和可靠性增强。     

三电平矢量控制的永磁同步伺服电动机调速系统

介绍了三电平空间矢量脉宽调制技术,并采用坐标变换、转子磁场定向控制、三电平空间矢量调制及直接转矩控制策略设计了一套永磁同步电动机控制系统.仿真结果表明,应用三电平空间矢量脉宽调制技术的永磁同步电动机直接转矩控制系统具有优异的性能.     

低速永磁直驱同步电动机技术

分析和研究了低速永磁直驱同步电动机的设计及工艺技术。对传统工业系统的弊端及低速永磁直驱同步电动机的优点进行了阐述,对低速永磁直驱同步电动机的研究热点进行分析,其研究热点主要集中在转子磁路结构、定子绕组排布、齿槽转矩抑制、齿谐波消除、永磁体退磁等几个方面。     

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。     

一种新型混合转子双定子同步电机的转矩解耦矢量控制

为了提高低速直驱永磁同步电机的转矩密度,充分利用其内腔空间,本文针对一种新型混合转子双定子同步电机,提出一种适用的矢量控制策略。该种电机的转子一侧采用表贴式永磁转子结构,另一侧采用磁阻转子结构,该种新型混合转子结构同时还解决了传统双定子永磁同步电机成本高的问题。针对该种特殊结构新型电机,本文提出一种转矩解耦矢量控制方法,利用转矩解耦系数实现了内外电机的转矩解耦控制。在Matlab/Simulink仿真环境下,对新型混合转子双定子同步电机及其矢量控制系统进行模型建立和仿真分析。仿真结果验证了所提出电机模型及其控制系统的可行性和正确性,且控制效果理想。     

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     

双三相永磁同步电机在混合储能系统中的转矩分配控制策略

针对电动汽车航能力差、电机控制不稳定的问题,将双三相永磁同步电机应用于电动汽车上,并设计了一种基于混合储能系统(HESS)的多相电机转矩分配控制策略。首先,利用矢量控制方式对永磁同步电机转矩与定子磁通之间的关系进行分析,得出转矩矢量表达式。其次,基于磁通和转矩的增量,提出了绕组去耦补偿、磁通观测和参数辨识方法,通过磁通参考值与磁通观测器之间的误差计算电压参值。最后,采用Matlab/Simulink软件对所提出的永磁同步电机控制系统进行仿真实验与分析。仿真结果表明:在所提控制策略下,系统负载转矩具有较强的抗干扰能力和良好的稳态性能;且具良好的电流控制效果,可在允许范围内逐步减弱至平衡状态。     

一种非对称混合式永磁同步电机设计与分析

针对传统内置式永磁同步电机磁阻转矩与永磁转矩不是在相同电流相位角下达到最大,不能最有效的利用磁阻转矩与永磁转矩的问题,提出了一种新型非对称转子结构永磁同步电机设计方案,电机输出转矩和减小转矩脉动。首先,一种不对称转子结构,通过使转子不对称,使磁阻转矩和永磁转矩在相近电流相位角下达到最大,从而提高输出转矩。其次,为衡量转矩利用率,引入转矩利用率因子,利用冻结磁导率法将电磁转矩分解为磁阻转矩和永磁转矩两部分,运用有限元确定表面磁极最佳偏移角θ;最后,对提出的新型非对称转子结构永磁同步电机进行电磁性能分析,在不增加材料与制造成本的情况下,电机最大输出转矩增加7.52%,转矩脉动减小39.15%。     

辅助磁障永磁同步电动机的电磁分析与参数优化

辅助磁障永磁同步电动机既具有永磁同步电动机高功率密度、高效率、高功率因数等优势,又兼具同步磁阻电机的宽调速范围、无高温退磁等优点,在调速驱动领域具有广阔的应用前景。在优化辅助磁障永磁同步电动机磁障形状、周边磁桥形状、磁障层数和永磁体占比的基础上,将其与“一”字型和“V”字型内置式永磁同步电动机进行对比分析,借助二维有限元仿真软件对三种结构的负载转矩、转矩脉动、损耗及效率等运行性能进行全面对比。以减小齿槽转矩有效值、减小空载反电势谐波含量和提高负载转矩有效值为目标对辅助磁障永磁同步电动机进行转子结构优化,对辅助磁障永磁同步电机的推广应用具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

增程式电动车用永磁同步电机弱磁控制仿真研究

考虑到增程式电动车(EREV)电驱动系统的特点和特殊要求,在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了永磁同步电机的弱磁控制原理及其控制策略。在基速以下,采用最大转矩/电流控制(MTPA),使电机运行于恒转矩区,以获得最大电磁转矩;当转速增至基速后,则采用弱磁控制策略,以拓宽电机的调速范围,实现高速恒功率运行。在Matlab/Simulink中,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术对永磁同步电机弱磁控制系统进行了建模仿真,验证了该弱磁控制算法正确性。     

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。