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。     

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。     

弱磁型永磁同步电机研究综述

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。文章从改进电机本体结构着手,阐述了弱磁型永磁电机的工作原理,通过设计特殊的转子结构或者增加相应的调节装置,达到磁场调节的目的。本文综述了五种类型弱磁型永磁电机国内外研究现状,为永磁同步电机特殊场合弱磁应用提供思路。     

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。     

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。     

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。     

轴向磁通永磁同步电机气隙磁场解析计算

针对双定子单转子表面嵌入式轴向磁通永磁同步电机的气隙磁场进行了解析研究。建立了气隙磁场的解析模型,将轴向磁通电机等效成直线电机并建立了等效面电流模型来求解空载工况下的气隙磁场。根据电磁场理论中的唯一性定理,给出了满足泊松方程的边界条件,并将分离变量法应用于泊松方程的解析解来计算电机三相定子电枢绕组作用下的气隙磁场。通过将空载下的气隙磁场与电枢绕组作用下的磁场叠加来预测电机负载工况下的气隙磁场。最后用三维有限元仿真计算结果与解析模型的计算结果相比较,证明了解析法可以有效地计算轴向磁通电机的气隙磁场,为轴向磁通永磁同步电机的解析分析和优化设计提供了基本手段。     

永磁同步电机卧装轴向磁拉力的计算及平衡措施

通过分析永磁同步电机总装配的特点及各种工艺方案的优缺点,提出了研究永磁同步电机总装配的轴向磁拉力的必要性。对轴向磁拉力产生的机理进行了介绍,并对永磁同步电机总装配的轴向磁拉力工程计算公式进行了推导。以一台24极3200k W/500r/min的永磁同步电机为例进行计算和实际装配验证了卧装时的轴向磁拉力计算公式的可行性。最后,提出了防止和减小轴向不平衡磁拉力不利影响的有效措施。     

轴向磁通永磁同步电机快速等效磁路分析

轴向磁通永磁同步电机具有轴向长度短、结构紧凑、体积小、转矩密度高等特点。然而其磁场为三维磁场,模型过于复杂,难以直接运用经典解析法进行快速求解与计算。为快速完成轴向磁通永磁同步电机的前期估算,文中提出一种简化等效磁路模型来快速计算轴向磁通永磁同步电机的基本性能。该磁路模型通过合理的等效,将三维轴向磁通永磁同步电机模型转化为多层二维等效模型,进而运用等效磁路法和叠加法实现电机性能的计算。最后,以10极12槽双定子单转子轴向磁通永磁同步电机为例,运用文中所述模型计算其气隙磁密,永磁磁链和空载反电动势并对不同分层数的电机模型进行了有限元的仿真。结果表明,本文等效磁路模型的计算精度与三维有限元法相近,且耗时极短,更有利于该类电机的工程初算。     

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。     

永磁起动/发电机在弱磁条件下磁场与涡流损耗分析

涡流损耗是导致永磁同步电机热退磁的主要原因,同时电动汽车应用场合常处于弱磁状态,对比不同转子结构的永磁同步电机在弱磁状态时的涡流损耗具有研究意义。本文选取内置式V型和双V型两种转子结构的35 kW的永磁同步电机为研究对象,在永磁体用量与分块相同的前提下,建立二维有限元模型,分析不同弱磁条件下的两种转子永磁同步电机磁场变化规律与永磁体涡流损耗之间的关系。结果表明,在相同弱磁条件下,双V型转子结构的电机凸极率大28%,弱磁性能好,永磁体磁体涡流损耗小40%。最后,制作V型转子集成起动/发电机样机,并采用空载反电势压降法进行实验,实验结果与仿真结果趋势相同,验证了仿真分析的有效性。     

低速永磁直线同步电机永磁体励磁磁场分析

低速永磁直线同步电机是利用初、次级表面开槽引起气隙磁导波变化而工作的,首先通过对气隙磁导波的分析,给出了初、次级开槽的气隙磁导波的计算方法.在此基础上,对电机的气隙磁场进行了分析与Magnet仿真,对轴向和径向励磁结构做了对比,为进一步分析低速永磁直线同步电机的动态特性奠定了基础.     

电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制

通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

机械调磁式轴向永磁同步电机调磁特性分析与试验研究

为实现永磁电机内部磁场的灵活调节,提出一种利用附加机械装置实现电机内部磁场可调的轴向永磁同步电机。深入研究该电机的工作原理及调磁机理,采用虚拟样机技术对电机进行机械动力学仿真分析,获得了弹簧形变和转子错开角度随转速变化的规律;采用有限元法对电机内部磁场、绕组磁链、感应电动势及气隙磁通密度等电磁特性进行了数值计算。仿真结果表明,利用机械调磁装置的离心作用实现两转子错开角度,可调节电机内部磁场分布,进而达到拓宽弱磁调速范围的目的。试验结果证明了理论分析与仿真计算的有效性。     

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。     

混合永磁轴向磁场磁通切换记忆电机分段弱磁控制

混合永磁轴向磁场磁通切换记忆电机(hybrid permanent magnet axial field flux-switching memory machine,HPM-AFFSMM)采用钕铁硼和铝镍钴两种永磁励磁,既具有轴向磁通切换永磁同步电机转矩和功率密度高的优点,又具有记忆电机永磁磁化状态在线可调的特点。在研究HPM-AFFSMM调磁原理、电磁参数及数学模型的基础上,提出了一种HPM-AFFSMM宽调速控制方法。基于分区控制,低速区采用永磁饱和磁化方式运行,高速区采用分段弱磁方式运行。在分段弱磁区域,所需永磁磁链满足给定转速所在区间内的最大转速对应的永磁磁链。在全速度范围内,为实现充去磁,提出了一种对电机参数敏感性较低的自适应永磁磁链观测器设计方法。仿真和实验结果表明,在低速区,饱和增磁运行缩短了电机的起动过程;在高速区,分段弱磁运行优化了永磁磁链的控制,拓宽了电机的调速范围。因此,HPM-AFFSMM非常适合应用于电动汽车起/发一体机。     

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。     

基于矢量控制的混合励磁轴向磁场磁通切换永磁电机分区控制策略

混合励磁轴向磁场磁通切换永磁(hybrid excited axial field flux-switching permanent magnet,HEAFFSPM)电机是一种新型定子励磁型混合励磁同步电机,它结合了轴向磁场磁通切换永磁电机和电励磁同步电机的优点。为了研究该结构电机在全速度运行范围内的运行性能,论文详细分析了电机结构特征与调磁机理,构建了电机数学模型和矢量控制系统。基于分区控制策略,在低速区,为了提高电机驱动系统的功率因数,提出一种单位功率因数控制策略,且与id(28)0控制进行对比研究;在高速区,为拓宽电机调速范围,提出一种最大输出功率弱磁控制策略,且与传统弱磁控制策略进行对比研究。基于MATLAB/Simulink和d SPACE1103,采用提出的控制策略对电机全速度范围的运行性能进行研究。仿真与实验结果表明,在低速区,电机轻载或重载运行时,单位功率因数控制策略始终保持电机驱动系统运行功率因数为1,使逆变器容量得到了充分利用;在高速区,最大输出功率弱磁控制策略提高了电机弱磁运行区域的功率利用率,增强了电机带载能力,拓宽了电机调速范围,提高了弱磁运行区的效率。     

漏磁式机械调磁外转子永磁同步电机损耗分析

提出一种基于离心运动的新型漏磁式机械调磁外转子永磁同步电机,利用ANSYS Maxwell软件,对电机的调磁效果进行有限元分析,获得了电机在不同弱磁程度下的参数,并对电机损耗进行分析。结果表明,借助漏磁式机械调磁装置,能有效地调节外转子永磁同步电机的气隙磁场,弱磁效果较好;在弱磁工作状态下,电机的损耗有所降低,从而可提高电机的平均效率。     

响应曲面法优化深槽面贴式永磁同步电机

研究采用深槽结构对面贴式永磁同步电机的弱磁调速性能的影响。首先建立深槽面贴式永磁同步电机磁路模型。然后对该电机进行方案优选,通过有限元方法计算,分析深槽面贴式永磁同步电机的弱磁扩速情况。最后通过响应曲面法将满载效率及弱磁扩速倍数作为优化目标进行深槽面贴式永磁同步电机的优化,获得最佳方案。有限元分析结果验证该方法的有效性。