减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略综述

转矩脉动抑制的研究是近年来开关磁阻电机研究领域的热点之一,电机结构参数的优化设计及合适控制策略的应用是抑制转矩脉动的主要方案.从控制的角度,对减小转矩脉动的各种控制策略的研究状况进行了总结,详细分析了典型控制策略的控制机理,对其优缺点进行了分析比较,并展望了减小开关磁阻电机转矩脉动控制策略的发展趋势.     

车用永磁同步磁阻电机转子的优化设计

永磁同步磁阻电机充分利用磁阻转矩,有效提高了电机功率密度和降低电机成本。本文首先对永磁电机的磁阻转矩影响因素进行分析,建立了3种不同结构转子模型,利用二维有限元法对电机的重要参数进行了计算和对比分析。综合比较后,对其中一种转子结构进行了优化,通过调整直轴和交轴磁路,提高了电机磁阻转矩的比例及弱磁性能。     

双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究

目前针对双凸极永磁电机的转矩脉动,研究工作主要集中在对换相引起的转矩脉动进行消除和抑制。考虑到双凸极永磁电机一个显著特点是电磁转矩为磁阻转矩和永磁转矩的耦合,所以从磁阻转矩的角度来分析双凸极永磁电机的转矩脉动。建立一台12/8极双凸极永磁电动机的数学模型,并通过有限元计算得出其静态参数。在此基础上通过不同电流、不同转速下多种仿真结果得出磁阻转矩对电机电磁转矩的脉动影响随着电机负载的增加成正比增加,并提出通过合理选择定转子极弧长度及磁钢参数来减小磁阻转矩、增加永磁转矩,最终减小磁阻转矩对电机转矩脉动的影响。仿真结果验证了所提出的方法。     

基于参数辨识的PMASynRM控制策略

针对永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)参数变化大,依据固定参数进行控制容易导致控制精度差的问题,考虑电机磁饱和对参数的影响,基于电感参数（Ld、Lq）离线辨识技术,采用一种自适应的最大转矩电流比(MTPA)控制策略,实时动态地分配最佳的d、q轴电流,以实现对永磁辅助同步磁阻电机宽速度范围、高转矩精度、高效率的控制。通过仿真和实验,验证了所采用控制方法对永磁辅助同步磁阻电机高转矩精度控制的有效性。     

同步磁阻电机直接转矩控制系统研究

鉴于矢量控制对电机参数依赖性强的问题,借鉴现有永磁同步电机数学模型及其直接转矩控制的相关理论,分析同步磁阻电机的数学模型,提出了同步磁阻电机的直接转矩控制方法,包括空间电压矢量的计算、磁链和转矩的滞环控制等;并基于位置信息的估算,设计了速度的闭环控制器。构建了系统的仿真模型,并对电机的稳态和动态性能进行了仿真分析。由仿真结果可知,所提方法设计的系统能够在较宽的转速范围内变速运行。     

无稀土永磁辅助同步磁阻电机电感参数研究

本文首先简要分析了永磁体层数、气隙以及永磁体剩磁对永磁辅助同步磁阻电机交、直轴电感参数的影响,然后试制一台无稀土永磁辅助同步磁阻电机和一台稀土永磁同步电机。通过对比测试:无稀土永磁辅助同步磁阻电机由于凸极比的提高能够显著增加磁阻转矩,可以达到同稀土永磁同步电机相当甚至更高的效率。     

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。     

基于冻结磁导率法的内置式永磁同步电机的转矩精确的分离

相较于表贴式电机,磁阻转矩是内置式永磁电机所特有的。磁阻转矩的分析对内置式永磁电机尤为重要。本文提出了一种精确的内置式永磁电机的模型,该模型基于冻结磁导率法可以实现内置式永磁电机的各个转矩分量的分离。同时还发现由于转子磁场与定子铁心中的不等d和q轴磁阻的相互作用,会产生附加的转矩分量。本文所提出的模型可以在任何负载条件下再现瞬时转矩波形,与传统方法相比,提供了更精确的磁阻转矩评估方法     

基于转矩矢量控制的开关磁阻电机转矩脉动控制

转矩脉动是开关磁阻电动机较为突出的缺点。文章基于电机的线性模型，提出了开关磁阻电动机转矩矢是控制策略，通过控制开关磁阻电动机各相绕组电流－位置曲线，在空间合成多个转矩矢量，以减小转矩脉动，仿真结果表明，这种控制策略不但控制简单，而且能够在低速下有效地抑制开关磁阻电动机转矩脉动。     

永磁辅助式同步磁阻电机转矩预测控制方法

为了验证永磁磁阻电机具备宽调速域的优势,同时充分发挥永磁磁阻电机在弱磁运行时的输出转矩,提出了一种基于转矩预测控制的全速域控制方法。采用Ansys设计了一台永磁磁阻电机,并与Simulink联合仿真验证了方法的可行性。验证结果表明:转矩预测控制方法可以使电机在全速域获得良好的动态性能,同时永磁磁阻电机弱磁运行时依然具有优秀的转矩输出能力。     

磁力线开关型混合励磁磁阻电机的转矩特性

提出了一种磁力线开关型混合励磁磁阻电机方案。通过电励磁磁势和永磁体磁势的合理配置、匹配与耦合，克服了传统开关磁阻电机励磁损耗大的缺点，电励磁磁势既具有励磁功能，又具有永磁体磁场的控制功能。在阐述该电机结构及工作原理的基础上，通过二维有限元法分析了各种结构参数对电机电磁转矩的影响，并与传统开关磁阻电机进行了对比，对样机的静转矩进行了实验测试。分析结果表明该结构电机具有较高的转矩体积比。     

大功率永磁辅助同步磁阻牵引电机磁极优化

永磁牵引系统是下一代轨道交通的发展方向,但高速惰行、带速重投和匝间短路等难题阻碍了永磁牵引的应用,永磁辅助同步磁阻电机是解决上述难题的最佳选择。总结了永磁辅助同步磁阻电机的设计方法,设计了3层U型磁障大功率牵引驱动电机,给出了各层磁障对应的极弧系数和磁障张角以及永磁体最佳尺寸比。提出用偏心气隙结合不均匀磁桥对磁极结构进行优化。发现气隙比为1.63时,抑制转矩脉动的效果最佳;而不均匀磁桥不仅可以降低转矩脉动,还使转子的机械强度得到提高。对所设计的380 kW永磁辅助同步磁阻牵引电机的分析表明,所提出的方法可有效地降低转矩脉动。     

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%。     

大力矩、低脉动交流永磁力矩电机设计

为满足超精加工等领域对高精度驱动控制系统的需要,交流永磁力矩电机正逐渐向大力矩、低脉动方向发展,但国内相关领域的研究相比于国外仍有很大的差距。根据实际需要,分析研究了大力矩、低脉动交流永磁力矩电机的结构,并根据技术要求对电机加以设计。最后利用有限元分析方法对提出的交流永磁力矩电动机进行分析,用以验证所设计的电机在过载能力、定位力矩及波动力矩的抑制等方面的性能。仿真分析结果显示所设计的电机具有优良性能。     

基于Maxwell 2D的永磁辅助同步磁阻电机的参数化建模及分析

根据永磁辅助同步磁阻电机(PMASRM)复杂的结构特点,基于ANSYS Maxwell 2D软件平台,介绍参数化绘制几何模型的过程,并对结构参数进行优化设计。对恒转矩区间采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略、恒功区间采取弱磁控制求解电机电压、电流、内功率因数角、转矩的具体步骤进行了详细说明,为同类电机设计提供了较为实用的分析手段。     

Unified Calculation Method for Motor Torque in Reluctance Network Analysis

A reluctance network analysis (RNA), which is an improved magnetic circuit method, has some advantages: the analytical model is simple, the calculation accuracy is relatively high, and a coupled analysis with an electric circuit, a heat circuit, a motion equation, and so on, is fundamentally easy. The RNA has been applied to the dynamic analysis of several motors such as a surface permanent magnet (SPM) motor, an interior permanent magnet (IPM) motor, and a switched reluctance (SR) motor. The dynamic characteristics of these motors including starting and a sudden load change can be calculated by an RNA. However, the torque calculation methods for these motors are different from each other. This paper presents a unified calculation method for the motor torque in an RNA, which does not depend on the types and structures of motors. The validity and availability of the proposed method are demonstrated by a finite element method (FEM) and an experiment.     

基于定子磁场定向的永磁辅助同步磁阻电机无差拍直接转矩控制

针对永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)直接转矩控制(DTC)转矩脉动较大的问题,研究了基于PMASynRM的无差拍直接转矩控制（DB-DTC）方案。该方案将有效磁链的概念引入PMASynRM,〖JP2〗提取转子位置信息应用于DB-DTC,提高了电机的运行性能;采用了基于定子磁场定向的无差拍转矩控制方法以简化计算和有效抑制转矩脉动。搭建基于定子磁场定向的无差拍直接转矩磁链控制（DB-DTFC）模型并在MATLAB/Simulink软件上进行仿真试验,验证了该算法可以有效减小磁链和转矩脉动,具有较好的动态和稳态性能。