多层绕组盘式横向磁通永磁电机的设计优化

针对双层绕组盘式横向磁通永磁电机(DTFM)所存在的U型定子铁心内周向槽利用不充分、转矩密度和转矩品质较差等问题,本文提出了一种四层绕组DTFM。该电机在外径和槽满率不变的情况下,将U型定子铁心内齿径向向内移动一定距离并添加相应绕组匝数,充分利用了内周向槽,具有定子易加工、转矩密度和功率因数高等优点。首先,将该电机等效为盘式电机并推导功率尺寸方程;其次,对比分析了四层绕组DTFM与双层绕组DTFM的空间磁场强度分布、空载反电动势、转矩密度、转矩品质和功率因数等电磁特性,然后,利用响应面法与多目标粒子群算法相结合的优化策略,实现四层绕组DTFM的输出转矩和齿槽转矩优化;最后,基于多目标优化算法结果试制样机,并进行空载和负载实验分析,验证了所提样机的优越性和设计方法的可行性。     

基于PID代价函数的鲁棒型永磁同步电机模型预测控制

当有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control, FCS-MPC)应用在永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine, PMSM)弱磁控制时，系统存在参数鲁棒性较差的问题。为了解决此问题，本文提出一种基于比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)型代价函数的FCS-MPC永磁同步电机弱磁控制策略。在该策略中，PID型代价函数由3部分组成：跟踪电流的比例误差代价、削弱稳态控制误差的积分误差代价和降低纹波误差的微分误差代价。本文依据永磁同步电机的数学模型建立了预测模型，详细描述了PID型代价函数的FCS-MPC在永磁同步电机弱磁控制中的实现过程。同时，为了保证预测的准确性，对系统采用了延时补偿策略。仿真结果证明，当永磁同步电机在弱磁控制中参数失配时，本文提出的基于PID型代价函数的FCS-MPC，不仅可提高控制系统对电机参数和负载转矩扰动的鲁棒性，还保留了FCS-MPC良好的动态性能。