永磁同步电动机的弱磁扩速分析

介绍永磁同步电机的弱磁扩速原理以及弱磁扩速难的原因，评述国际上永磁同步电机弱磁扩速的方法和研究成果。指出将优化的控制方法和复合永磁转子结构相结合的对策是彻底解决弱磁扩速的最佳选择．并针对这种新型结构提出了尚需攻克的难点。     

基于有限元法的永磁同步电机弱磁特性分析

永磁同步电机具有高转速、高功率密度以及较高的运行可靠性等优点,已经逐渐被广泛应用在各行各业当中。永磁同步电机的弱磁扩速能力作为一项重要的性能指标,也越来越受到人们的关注。传统的永磁同步电机弱磁特性的计算方法主要是基于建立复杂的控制系统仿真得到的,而采用相关的有限元法分析永磁同步电机弱磁特性的方法并不多。本文首先采用有限元静态磁场法计算得到考虑磁路饱和及交叉耦合的d、q轴电感,然后根据电机的不同运行方式,结合有限元分析软件Ansys,提出了一种简单、有效的永磁同步电机的弱磁特性分析方法,并以一台具体的内置式永磁同步电机为例,对永磁同步电机的弱磁特性进行了详细的分析。     

宽弱磁永磁同步电动机的研究综述

提高永磁同步电机的弱磁扩速能力,主要从控制策略和电机本体结构设计两方面着手。本文基于永磁同步电机的弱磁原理,分析了现行控制策略方式进行弱磁的不足之处,并从改进电机本体结构方面,即设计特殊的定、转子结构或者增加相应的磁场调节装置等,综述了七种国内外具备宽弱磁调速的永磁同步电机结构,为永磁同步电机特殊场合弱磁应用提供了思路。     

一种永磁同步电动机弱磁新方案

在简单介绍永磁同步电动机弱磁扩速的原理、各种弱磁解决方案及其存在问题的基础上,提出了一种新的永磁同步电机弱磁方案——漏磁路弱磁方案,并将这种新的弱磁方案与复合永磁转子结构弱磁方案进行了比较,着重介绍了增大漏磁路弱磁方案的弱磁机理及其研究进展。     

内置式永磁同步电动机弱磁调速优化控制

从永磁同步电机(PMSM)的矢量控制出发,提出了一种PMSM弱磁优化控制方法。内置式永磁同步电机(IPMSM)相对表贴式永磁同步电机弱磁能力强,调速范围宽,以IPMSM为对象,对弱磁调速进行了仿真与优化。PMSM在基速以下采用最大转矩电流比的恒转矩控制,减小了电机损耗,提高了逆变器的效率,在基速以上采用恒功率调速。直轴电流去磁调速结合交轴电流去磁调速的弱磁控制方式,提高了PMSM的功率因数,扩展了调速范围。针对弱磁环节转速的波动问题,在传统PI控制上做出改进,提出了模糊自整定PI的控制方式,提高了PMSM弱磁调速的性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了该控制方法的可行性。     

一种表贴式永磁同步电机磁极形状优化方法

为了降低表贴式永磁同步电机气隙磁通密度波形畸变率,提出了一种准确、快速优化磁极形状的解析计算方法。推导并优化了磁极磁动势、极间磁动势和气隙磁导函数,建立了磁极偏心结构磁场解析计算模型。基于该解析模型计算分析了一台8极36槽表贴式永磁同步电机空载气隙磁通密度和线空载反电动势等电磁参数,并通过有限元法进行了仿真验证。结果显示,该解析计算与有限元计算结果相吻合,表明该方法具有一定的实际应用价值。在确定最小气隙长度前提下,通过对永磁体端部厚度的参数化设计,得到了理想的气隙磁密、线空载反电动势以及齿槽转矩性能参数。为表贴式永磁同步电机磁极形状优化设计提供了参考。     

纯电动汽车用内置式永磁同步电机弱磁控制策略综述

针对纯电动汽车对内置式永磁同步电机（IPMSM）要求有较宽的调速区间,结合内置式永磁同步电机的结构特点,并在内置式永磁同步电机的数学模型基础上,介绍了其弱磁扩速原理。综述了永磁同步电机（PMSM）弱磁控制策略的研究和发展现状,根据每个弱磁控制策略的特点进行分类和归纳,并进行分析。最后对纯电动汽车用永磁同步电机的弱磁控制算法进行展望。     

永磁同步电动机弱磁控制的设计

阐述了永磁同步电动机恒功率弱磁扩速的基本原理以及弱磁扩速难的原因.基于专业电机设计软件RMXPRT和二维电磁场有限元分析软件包MAXWELL 2D,以内置径向式转子磁路结构为例,阐明了弱磁控制用永磁同步电动机电磁设计原理和方法,要求所设计的电机其恒功率弱磁扩速范围(CPSR)达两倍以上.在此基础上分析了所设计电机实际的扩速范围,并对满足设计要求(CPSR>2)的弱磁扩速用永磁同步电动机进行瞬态电磁场的仿真分析,结果表明了所设计电机的合理性.     

基于模糊PI的永磁同步电机弱磁控制策略

设计了基于模糊PI的永磁同步电机弱磁控制策略,旨在解决永磁同步电机运行过程中转速超调量大、转矩 脉动大等问题,并结合单电流调节器弱磁法对系统进行弱磁扩速处理.该设计策略采用模糊PI控制算法、弱磁控制 与MTPA控制相结合,利用模糊PI控制算法优化MTPA 控制, 提高了系统的响应性能和抗干扰能力. 在MAT- LAB/Simulink中搭建了完善的数学模型,并通过仿真验证了该控制算法的有效性.     

磁极旋转式新型变磁通永磁同步电机弱磁性能分析

针对永磁同步电机内部磁场难以调节的问题,提出一种磁极旋转式新型变磁通永磁同步电机。深入分析该新型变磁通电机的弱磁原理,通过虚拟样机技术对调磁装置进行动力学分析,获得弹簧形变长度和齿轮旋转角度随转速变化的规律;采用有限元分析技术对永磁体不同旋转角度的感应电动势、气隙磁通密度、绕组磁链和调磁特性等进行数值分析。仿真结果表明,通过设计合理的调磁装置,在离心力作用下,齿轮旋转角度范围为0～45°,电机具有良好的弱磁扩速性能。试制样机验证了理论分析的有效性。     

基于磁饱和凸极效应的面贴式PMSM零速下无传感器技术

为了实现面贴式隐极永磁同步电机零速下转子初始位置的检测,从电机的高频数学模型出发,引入适合脉振高频注入法实现无传感器运行所需的定子槽磁桥特殊结构,分析了定子槽形和定子槽磁桥尺寸对电机饱和凸极效应的影响,并通过有限元分析予以验证,获得了高频阻抗随转子位置的变化规律,提出零速下无转子位置／速度传感器的控制策略。仿真结果表明这种基于饱和凸极转子位置检测原理的无速度传感器控制对面贴式永磁同步电机零速下定位及运行控制的正确性和可行性。     

车用永磁同步电机弱磁控制策略分析

永磁同步电动机作为一种新型电动机,在各行各业以及日常生活中的应用越来越广泛。本文在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了基于转子磁场定向的矢量控制方法,进一步对永磁同步电机的弱磁控制进行研究,采用不同的弱磁控制方法对表贴式和内置式永磁电机进行了分析。     

弱磁控制算法在标准地铁永磁牵引系统中的研究及应用

为了在永磁牵引逆变器直流侧电压达到最大值后获得更宽的调速范围,需要在基速以上运行时对永磁同步电机进行弱磁控制。在研究了永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出一种基于Newton-Raphson迭代公式的永磁同步电机弱磁算法,该方法不仅可以使永磁同步电机在基速以上稳定运行,而且可以使输出转矩与指令基本保持一致。通过MATLAB/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心试验证明了该弱磁控制算法的可靠性与有效性。目前,该算法已在系列化标准地铁永磁牵引系统中得以应用。     

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。     

面贴式永磁同步电动机的弱磁特性优化

针对面贴式永磁同步电动机的特点,选择电机的槽型参数H_(s2),B_(s0)和永磁体厚度hm以及极弧系数α_p这4个参数作为初选变量,对电动机的性能进行优化,使得电动机在获得较大弱磁扩速倍数的同时又具有较高的效率。优化过程中首先采用田口参数优化方法对电机进行多目标优化设计,分析参数变化时电机性能指标的变化趋势,其次对于影响趋势显著的变量进一步采用响应曲面方法,设计以弱磁扩速倍数、效率为响应的实验,得到最终的优化结果。仿真结果验证了上述方法的有效性和正确性。     

变频空调驱动电机的弱磁控制

在研究内埋式永磁同步电机(IPMSM)无速度传感器控制策略的基础上,阐述了永磁同步电机弱磁控制的基本原理及弱磁扩速难的原因.运用龙贝格观测器估算电机转速,提出一种基于交轴电压的弱磁控制方法,利用交轴电压控制直轴电流,将交轴电压的期望值与反馈值作差,计算得到弱磁电流误差信号,对其进行PI运算得到弱磁电流。采用Matlab软件建立了系统仿真模型,验证了算法的正确性。针对1.5匹变频空调用永磁同步电机开发了基于STM32F103R8T6 ARM的弱磁控制系统实验平台,实验验证该控制算法可将变频空调压缩机驱动电机的可控频率提升至120Hz。     

一种混合式新结构永磁转子同步电机设计及特性分析

提出一种混合式新结构永磁转子同步电机,采用面贴式和内置式永磁体混合磁路结构,同时面贴式永磁体设计为弧形,有效地改善了气隙磁密的正弦性;针对该新型结构,初步设计了1台3 k W电机,得到其机械和电磁参数;采用有限元分析法分别建立了传统面贴式、内置式和混合式新结构电机的电磁模型;通过对3种有限元模型进行仿真分析,得到了电机气隙磁密、空载反电势以及齿槽转矩等电磁特性,将结果进行对比分析,初步验证了混合式新结构电机的优越性能。     

永磁同步电动机调速范围的优化及性能分析

根据内嵌式调速永磁同步电动机的弱磁控制特点,以弱磁扩速倍数为优化目标,利用有限元仿真软件,分析了内嵌式调速永磁同步电动机矩形和V形永磁体尺寸和位置对电机参数和调速范围的影响,通过优化永磁体的位置和尺寸扩大了电机弱磁调速范围.计算了优化后电机的参数,对比了优化前后电机调速的范围.为内嵌式调速永磁同步电动机的优化和参数计算...     

永磁同步电机弱磁控制的研究与仿真

弱磁控制技术是内置式永磁同步电机在宽转速的控制方法。永磁同步电机的励磁磁场是由永磁体产生的恒定的磁场,只能通过增加电机直轴去磁电流分量和减少交轴电流分量来达到削弱主磁场,从而获得弱磁升速的效果。较强的弱磁性能可在逆变容量不变的情况下提高牵引系统的性能,或在保持牵引系统性能指标不变的前提下降低电机的最大功率,从而降低逆变器的容量。弱磁控制对提高永磁同步电机扩速性能有现实意义。本文用Simulink对弱磁控制技术进行了仿真验证。     

基于等宽极厚调制的永磁电机优化设计

表贴式永磁同步电机气隙磁密谐波含量高,导致电机空载反电动势正弦度差,影响电机转矩脉动;齿槽转矩是永磁同步到电机固有属性,会使电机在运行过程中产生转矩脉动和噪声;针对以上问题,提出采用分块磁极等宽极厚正弦调制的方法优化永磁同步电机气隙磁密和齿槽转矩。使用有限元进行仿真分析,验证了该方法的正确性,表明该方法能有效抑制永磁同步电机气隙磁密谐波分量,在一定极弧系数范围内对齿槽转矩抑制具有较好的效果,同时在不降低电机平均输出转矩的情况下减小电机转矩脉动。