Control and operation of a new 8/6-pole doubly salient permanent-magnet motor drive

This paper proposes a new 8/6-pole doubly salient permanent-magnet (DSPM) motor drive, which offers the advantages of higher power density, higher efficiency, and wider speed range. The corresponding control and operation of the motor drive are presented. A variable proportional-integral (PI) controller combined with bang-bang control for the DSPM motor drive is developed. Two operation modes, namely, four-phase and two-phase operation modes, are proposed for the 8/6-pole DSPM motor drive. The drive system is implemented and tested. The results show that the developed control scheme can operate the DSPM motor properly, and the DSPM motor drive offers high efficiency over wide power range and good dynamic performance. Furthermore, the two-phase operation mode of the 8/6-pole DSPM motor offers the possibility of eliminating the torque ripple of the motor drive.     

Performance Analysis of 8/6-Pole Doubly Salient Permanent Magnet Motor

In this paper, a new 8/6-pole doubly salient permanent magnet (DSPM) motor is proposed and analyzed. The key is to analytically derive the output power density of the DSPM motor in terms of the rotor-to-stator pole ratio. Hence, the analytical design, finite element analysis, and computer simulation of the proposed 8/6-pole DSPM motor are presented. Compared with the well-known 6/4-pole DSPM motor, the proposed 8/6-pole offers higher power density, wider speed range, less torque ripple, and less phase current magnitude.     

双凸极永磁电机故障分析与容错控制策略

电机驱动系统的可靠性问题在实际应用中得到了相关领域学者越来越广泛地关注.在对容错电机的基本结构特点进行分析的基础上,针对现有容错电机的不足,对双凸极永磁(DSPM)电机的容错性能进行了研究.DSPM电机克服了开关磁阻电机和转子永磁型容错电机的各自不足,具有可靠性高和功率密度高等优点.为提高DSPM电机缺相运行特性,提出了一种容错控制策略,建立了DSPM电机驱动系统的联合仿真模型,并将其应用于容错性能分析.仿真和实验结果表明,DSPM电机是一种新型容错电机,具有较强的带故障运行能力.本文为新型定子永磁型容错电机的研究打下了基础.     

双凸极永磁电动机转矩脉动分析

双凸极永磁电动机是一种新型高性能宽调速电动机 ,正日益受到重视 ,但该电动机的输出转矩中含有较明显的脉动分量。本文分析了转矩脉动产生的原因 ,导出了转矩脉动率的函数表达式 ,在此基础上提出了减小转矩脉动率的开关角调节法和转子斜槽法 ,仿真分析表明了二者的正确性和有效性     

基于Matlab/Simulink的双凸极永磁电机建模与仿真

双凸极永磁电机（DSPM）是一种新型交流无刷电机。该文在分析其工作原理和数学模型的基础上，利用Matlab／Simulink。针对1台8／6极双凸极永磁电机进行建模和仿真。仿真结果合理、有效。为DSPM调速系统优化提供了有效方法。     

双凸极永磁电机新型控制策略研究

在对双凸极永磁电机数学模型和静态参数分析的基础上,该文分析了其转矩脉动的产生原因。针对常规转速电流双闭环控制策略转矩脉动大的缺点,提出了一种新型转速转矩电流三闭环控制策略。基于Matlab/Simulink搭建了电机和控制器模型,仿真结果表明了控制策略的正确性和有效性。     

4/6极与8/12极双凸极永磁电机的比较

双凸极永磁电机是一种新的机电一体化可控交流调速系统。本文将４／６极和８／１２极两种不同结构双凸极永磁电机进行详细比较,从而为该电机的优化设计进一步深入研究提供理论依据。     

新型双凸极永磁电机调速系统的变参数PI控制

双凸极永磁电机转矩和转速之间具有强烈的非线性关系，采用常规线性PI控制器难以得到令人满意的控制特性，为此根据PI控制器各参数在调节过程中的不同作用，提出了适于单片机上实现的变参数PI控制模型，并用遗传算法求解其参数，理论分析与实验结果均表明，变参数PI控制器比常规PI控制器具有更强的自适应性，双凸极电机调速系统具有优良的稳态和动态性能，该文所提出的控制模型及其算法是正确和有效的。     

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略

采用标准角度控制的永磁式双凸极电机，在换相时三相同时导通或关断，产生较大换相转矩脉动。该文通过对电机内部电磁场的有限元计算，分析了转矩脉动形成机理。为减小换相转矩脉动，提出新型开通角和关断角控制策略。该方法通过提前导通功率变换器上管、滞后关断其下管，对一个周期内的导通模式进行细分，通过换相前后，两相和三相导通方式的切换，提高换相时刻输出转矩，减小电机转矩脉动。根据有限元分析的电感和磁链数据，构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型，并将其与标准角度控制方式进行仿真与实验比较，验证了新型控制策略的正确性。     

混合励磁双凸极电动机调速系统性能仿真研究

为了研究混合励磁双凸极电动机(HEDS)调速系统性能,给出了HEDS的数学模型及控制策略.采用Simulink/PSB工具箱,建立了HEDS电动机及其系统的一体化仿真模型.根据该类电机的驱动控制策略和方案,进行了不同运行条件下的仿真.结果表明,与DSPM电动机相比,HEDS电动机低速时具有更高的输出转矩,高速时有更宽广的调速范围,且其动态响应速度更快.     

双凸极永磁电机数字控制系统的研究

根据双凸极永磁(Doubly Salient Permanent Magnet,DSPM)电机的静态特性和运行原理,文中提出了一种新的电机控制方式——基于DSP的变PI参数转速调节(外环)与单斩电流滞环调节(内环)相结合的双闭环控制方案。12/8极双凸极永磁电机数字控制系统的研制结果表明,文中设计的控制系统能很好地提高双凸极永磁电机的出力及运行平稳度,并具有结构简单、功率密度高、效率高、动态响应快和可控性好等优点。     

一种新的永磁双凸极电机非线性磁链电感建模方法

永磁双凸极电机(DSPM)是一种新型的交流无刷电机，其结构简单、可靠性高、功率密度高、高速性能好，因此在电动汽车和航空工业等领域有着广阔的应用前景。但DSPM磁链和电感均为非线性函数而无法采用常规的方法建立其精确的数学模型。文中采用二维电磁场有限元法对1台6/4 极永磁双凸极电机进行了精确分析计算，得到了电机的静态特性；利用正态概率密度函数(NPDF)的特点建立了DSPM电机磁链和电感的非线性模型，获得了很高的模型精度。将仿真分析结果与实验结果进行了对比，验证了所建模型的精确性、有效性及方法的可行性。NPDF建模法为DSPM系统的设计、分析建立了基础。     

A NEW DOUBLY SALIENT PERMANENT MAGNET MOTOR FOR ADJUSTABLE SPEED DRIVES

ABSTRACT

A new type of doubly salient motor is presented in this paper in which the field excitation is provided by permanent magnets. This doubly salient Permanent Magnet (DSPM) motor is shown to be kindred to square waveform permanet magnet brushless dc (PM-BLDC) motors in principle. However, they are different from the latter in that they are capable of a considerable constant power range when properly designed. Finite Element Analysis and Transient Simulation studies are utilized to investigate the characteristics of this new type of PM motor. A prototype DSPM motor is designed and comparison is made between this new type of motor and other types of motor on the basis of performance of the entire drive. By fully exploiting the merits of modern high energy PM material and the doubly salient structure, the DSPM motor can offer higher performance expectation over many existing motors in terms of efficiency, torque density, torque-to-current ratio, torque-to-inertia ratio etc. with a relatively simple structure which is amenable to automatic manufacture.     

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DSP双凸极永磁电机数字控制器的研究

双凸极永磁电动机定、转子结构为双凸极结构，定子为集中绕组，转子无绕组．是一种新型可控调速系统。介绍基于TMS320F240电机控制专用DSP控制的双凸极永磁无刷直流电动机系统设计．重点解决DSP用于系统中硬件资源优化配置和控制时序的设计，给出了相应的控制策略及实验结果；证明采用DSP控制的双凸极永磁电机系统具有结构简单和控制灵活等优点。     

绕组反电势大小对双凸极永磁电动机运行的影响

绕组反电势是双凸极永磁电动机的重要参量之一。在电动机设计中，根据应用场合的指标要求对绕组反电势进行优化设计有助于电动机运行性能的提高。文中针对转子斜槽式12/8极双凸极永磁电动机，简析了应用单斩电流滞环控制的电机功率变换器的工作原理，阐述了反电势大小的变化对系统损耗、功率桥损耗分布及对电动机出力的影响，得出反电势大小的优化选择原则，并根据某航空用9 kW电动机驱动系统的技术指标要求，给出电动机绕组的优化设计方案。绕组反电势优化前后的测试结果表明，反电势优化选取后，系统效率显著提高，运行性能明显改善，证明了文中分析及设计的正确性。     

混合动力车用双凸极永磁电动机设计

混合动力车用电机的性能直接关系到汽车本身性能和燃油的经济性。采用双凸极永磁电机(DSPM)作为小排量ISG轻度混合动力汽车的车载电机。通过对双凸极永磁电机的有限元分析,采用类比法设计电机的结构参数,以及对样机的实验分析,基本满足了混合动力车的使用要求。     

永磁式双凸极电机新型调速系统

在用有限元法对6/4极永磁式双凸极电机内电磁场计算分析的基础上，详细分析了转矩脉动的形成机理。针对目前转速电流双闭环控制方式，提出了转矩内环的新型调速控制方式，设计了转矩观测器，构造了永磁式双凸极电机新型调速系统。该控制方式可减少因自感和磁链非线性畸变产生的换相转矩脉动和稳态转矩脉动，并将其与电流控制方式进行了比较，验证了新型调速系统的正确性。和传统电流控制方式相比，新型转矩内环控制方式在低速时转矩脉动较小，转速比较平稳。     

双凸极永磁电机齿槽转矩的几种削弱方法

齿槽转矩对永磁电机有着很大的影响,是产生振动和噪声的根源,所以削弱齿槽转矩对双凸极永磁电机的设计有着重要意义。与其他永磁电机相比,由于结构和运行原理的不同,双凸极永磁电机齿槽转矩的削弱方法也有所不同。介绍了几种有效的削弱方法,并进行了简单的分析。     

双凸极永磁电机基本特性的研究

双凸极永磁电机是20世纪90年代出现的一种新型的机电一体化系统。本文对采用新颖转子斜槽结构的双凸极永磁电机进行了研究,通过若干试验揭示了其独特的静态和动态特性。研究结果表明,双凸极永磁电机具有起动速度快、转矩电流比大、机械特性硬等特点。