新型定子永磁式双转子电机运行模式分析与实验研究

提出一种混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)用新型定子永磁式双转子电机(stator-permanent-magnet double-rotor motor,SPM-DRM),采用双凸极式电机结构简化了中间转子,有效提高中间转子的机械强度,并克服了双转子永磁同步电机研究中存在的中间转子永磁体散热难的问题。分析SPM-DRM应用于HEV的能量传递原理,结合有限元分析所得电机电磁参数,建立了 SPM-DRM 的数学模型,仿真分析了 SPM-DRM 的多工况运行模式;研制了实验原理样机并搭建基于 SPM-DRM 的动力混合系统实验平台,完成起动运行、纯电动驱动、混合驱动等多种典型工况的实验与分析。实验结果验证了理论分析的正确性、样机设计和控制策略的合理性。为该类电机实际应用于混合动力汽车的进一步研究提供参考。     

基于双定子永磁电机的混合动力汽车调速系统建模与仿真

为了提混合动力汽车的综合效率,提出了一种以双定子永磁无刷电机为功率分配装置的新型串联式混合动力汽车的电子无级调速(E-CVT)系统.在分析电机数学模型的基础上搭建了双定子永磁无刷电机(DSPMBL)的Matlab/Simulink仿真模型,同时引入了按转子磁链定向的异步电动机矢量控制策略,建立了该新型混合动力汽车调速系统的稳态和动态仿真模型,并对整个系统进行了仿真研究.仿真结果表明,该调速系统不仅具有E-CVT的功能,而且可以有效地提高整车效率.     

混合动力汽车用双转子电机的建模与仿真

针对传统混合动力汽车驱动系统的机电耦合传动机构较为复杂、效率不高等问题,将由励磁转子、杯形转子和外定子构成的双转子电机结构应用于混合动力汽车系统中。依据级联式无刷双馈电机以及同步电机的基本电磁关系,推导并建立了双转子电机的数学模型,并给出了电机运行在纯电动和两转子同步状态的仿真结果。仿真结果表明,双转子电机数学模型可实现平稳运行,验证了电机结构及其数学模型的正确性,模型在混合动力系统中应用的可行性,为研究系统控制策略提供了理论基础。     

基于Matlab的永磁同步双定子/双转子电机直接转矩控制的仿真建模

在MATLAB仿真环境下,对永磁同步双定子/双转子电机的直接转矩控制进行了建模与仿真;详细介绍了各个仿真模块,并分析研究了电机运行结果。其结果对在混合动力电动汽车中开发永磁同步双定子/双转子电机的直接转矩控制系统具有重要意义。     

定子永磁式双转子电机设计与实验研究

提出一种应用于混合动力汽车驱动系统的新型定子永磁式双转子电机,即将双转子电机概念与永磁磁通切换电机相结合,以获得高转矩密度、低转矩脉动及高功率密度,满足混合动力系统对于小型轻量化及平稳运行的需求。本文对新型定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及其混合动力驱动系统的工作原理进行了介绍,详细分析了内外电机的设计方法及基于转矩脉动最小的尺寸优化,并利用有限元方法对电机电磁性能进行了仿真。仿真表明了电机设计的合理性,通过原理样机实测数据验证了电机设计的有效性,并显示了内外电机具有的快速响应性能,说明此结构双转子电机可有效提高转矩密度,减小转矩脉动,通过合理设计能满足HEV应用功率需求。     

定子永磁式双转子电机电磁性能分析

为了提高双转子电机的转矩密度,实现其应用于混合动力汽车驱动系统的小型轻量化和平稳运行的需求,提出一种三相12/22/12极定子永磁式磁通切换双转子电机结构,其绕组和永磁体均位于外定子和内转子上,外转子上无绕组和永磁体,避免了外转子的冷却问题。对定子永磁式磁通切换双转子电机的拓扑结构及工作原理进行了介绍,采用有限元方法对电机磁场分布、气隙磁密、永磁磁链、空载反电动势、电感及转矩等电磁性能进行了分析。研究结果表明,提出的定子永磁式磁通切换双转子电机结构具有内外电机磁场耦合小、空载反电动势正弦性好、转矩密度大、转矩脉动小的特点,并通过原理样机实验结果验证了电机设计的有效性。     

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。     

双定子永磁起动发电机的设计及电动/发电状态分析

针对混合动力汽车起动发电机需高起动转矩、高过载倍数及宽恒压发电范围的特点,提出采取双定子结构代替原单定子结构,设计了一台双定子永磁起动发电机。仿真分析电机的电动运行和发电运行两种工作状态,对电机设计方案的可行性进行验证。将双定子起动发电机与单定子起动发电机进行对比,结果表明该方案可使相同电流密度下电机驱动能力增强,转子内部空间利用率提升,电机的过载能力也提高了2倍。     

双定子/双转子永磁同步电机电压矢量确定方法

首先基于直接转矩控制原理提出了双定子/双转子永磁同步电机双转子运行时,内部电机控制电压矢量的确定方法,然后考虑到内部电机特点与Matlab所提供永磁电机模型的差别,建立了电机等效仿真模型.仿真结果证明本文所提出的方法有效.其结果对在混合动力电动汽车中开发双定子/双转子永磁同步电机的直接转矩控制系统具有意义.     

基于双机械端口电机的新型电力无级变速系统研究

在先进深度混合动力系统中,行星齿轮机构将内燃机、发电机和电动机连接在一起构成电力无级变速混合动力系统,无论车速如何变化,内燃机总是工作在高效区域,提高了混合动力车辆的燃油经济性.但是,这种系统也存在结构复杂、体积较大的问题.本文研究了基于双机械端口电机的新型电力无级变速系统设计原则、永磁式双机械端口电机控制策略,并对这种系统在混合动力汽车应用中的工作模式进行了分析;研制了一台缩小比例永磁式双机械端口电机样机,实验验证了设计的有效性,模拟混合动力整车运行进行了典型循环工况实验和分析.     

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。     

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。     

双定子永磁无刷电机矢量控制系统研究

建立了双定子永磁无刷(DS-PMBL)电机转子坐标系下数学模型,基于Matlab/Simuilink建立DS-PMBL电机矢量控制系统仿真模型,在此基础上,运用矢量控制策略对DS-PMBL电机的动态性能进行了仿真研究.为验证理论分析的正确性,基于DSP2812搭建了控制系统的数字化硬件平台,并进行了实验验证.仿真和实验结果验证了矢量控制策略的可行性,为DS-PMBL电机的进一步研究奠定了基础.     

超环面双转子混合动力系统性能分析及优化

超环面双转子电机(PMTM)是一种新型空间电机，在混合动力汽车领域具有十分广阔的应用前景。为使该空间双转子电机的动力参数在混合动力系统中合理应用，在采用相同动力输入的前提下，通过与Prius汽车搭载的丰田混合动力系统(THS)对比，推导了超环面双转子混合动力系统的动力参数。为了对比两者燃油经济性和动力性，搭建了采用THS和超环面双转子混合动力系统的仿真模型，仿真结果表明，两者在动力性上相差不大，且超环面双转子混合动力系统的燃油经济性优于THS。采用模糊PI控制策略，对超环面双转子混合动力系统中发动机转速进行控制，结果表明，该控制策略能够将发动机工作点较好地集中于最佳燃油经济区，进一步提高了双转子混合动力系统的燃油经济性。     

对转螺旋桨用盘式永磁电机特性分析及其直接转矩控制

传统对转螺旋桨多采用燃气轮机和机械传动的驱动装置,该装置存在着结构复杂、体积庞大、噪声污染等问题,文中设计一种基于电力推进对转螺旋桨用的盘式永磁同步电机(disccontra-rotatingpermanentmagnetsynchronous motor,DC-PMSM)。在分析新型盘式对转永磁电机结构与工作原理的基础上,研究该电机的磁路特性,并通过三维有限元计算分析DC-PMSM的双转子反电势的叠加特性、双转子转矩特性等;然后,针对盘式对转永磁电机单定子双转子的特殊结构,提出一种基于转矩角分时控制的直接转矩控制策略,解决负载转矩不对称时盘式对转电机双转子转速不可控的问题,实现双转子的同步运行;最后,通过三维有限元仿真计算与原理样机实验分析,验证新型盘式对转永磁电机的设计方法的正确性和所提控制策略的有效性。     

混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机仿真

为了研究混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机转子上既有永磁体、又有励磁绕组的运行性能,建立了混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机的基本方程;根据该电机的转子结构及定子绕组的实际连接方式和空间分布情况,分析了模型中电感参数及永磁体在其他回路中产生的磁链的特点,并给出其表达式;采用有限元法计算各参数表达式中的系数,能准确考虑磁极形状及永磁体的作用,利用数值方法对该电机的性能进行仿真.在1台混合磁极式的混合励磁永磁同步发电机样机上进行了实验,仿真结果和实验结果吻合较好,验证了仿真模型的正确性和参数计算的准确性.     

新型车用对转双转子电机的研究

研究了对转双转子电机,并利用该特种电机构建一种新的电动汽车驱动系统.分析了对转双转子电机的工作原理.以永磁同步对转双转子电机为例,设计了永磁同步对转双转子电机以及基于它的驱动桥的结构;建立了电机在电动车上应用的数学模型和基于Matlab/Simulink的电机的控制系统模型;针对汽车阻力突变和汽车转弯两种工况作了仿真,并对仿真结果进行了分析,提出了结论.     

永磁同步电机直接转矩控制新型建模方法

传统的永磁同步电机直接转矩控制系统中依据电压模型法计算求得定子磁链Ψs在两相静止坐标系中的α,β分量Ψsα,Ψsβ,进而计算出定子磁链位置角θse,从而实现了定子磁场定向。应用该方法计算求得的定子磁链位置角θse,其准确度受定子电阻Rs的影响,在电机实际运行过程中,由于发热等原因将会造成Rs的数值发生变化,非定值,因此该方法计算求得的定子磁链位置角θse存在一定的误差。建立了基于转子磁场定向的永磁同步电机直接转矩控制的数学模型,该数学模型在转子磁场能够精确定位的基础上加上转矩角δ,即能够实现对定子磁场的精确定位,避免了由于电机自身参数变化造成的计算误差,为进一步提高电机的控制精度提供了理论基础。该数学模型为永磁同步电机直接转矩控制的仿真研究、实验研究及结构设计提供了理论依据。仿真和实验结果表明基于转子磁场定向的永磁同步电机直接转矩控制的数学模型具有较高的准确性和一定的可行性。     

基于分区控制策略的混合励磁双凸极电机控制系统研究

混合励磁电机在保留永磁电机许多优点的同时,能克服永磁电机气隙磁场难于调节的缺点。当前,对混合励磁电机的研究主要集中在混合励磁的原理分析、电机基础理论分析等方面,而对电机的控制策略、调速方法等方面的研究相对较少。混合励磁双凸极电机是一种磁通可控的定子永磁型双凸极电机,根据该电机的运行原理建立了采取分区控制策略,实现调压、调磁、调速之间动态、协调控制的Matlab仿真控制系统。仿真结果表明:采用分区控制策略,增磁时可以提高系统的响应速度,弱磁时可以有效拓宽电机的调速范围,从而能满足在电动汽车等需宽调速范围的应用场合。     

混合动力汽车用复合结构永磁同步电机控制系统硬件设计

介绍了复合结构永磁同步电机混合动力系统的基本结构。针对其双转子结构和混合动力汽车背景,由一片DSP同时控制定子电机和双转子电机,由ARM负责通讯,最终完成了控制系统驱动、控制和通讯三大功能模块设计,为实现高效四象限能量变换提供了硬件平台。