基于田口法的内置式双层永磁体转子结构的设计与优化

采用多层永磁体转子结构的内置式永磁同步电机具有较大的凸极比,可以充分利用转子的磁阻转矩,在电动汽车等领域得到了越来越广泛的应用。内置式多层永磁体转子结构的参数较多,组合灵活,其设计和优化是电机设计的一个难题。本文针对某180kW调速永磁同步电机的转子设计,选用"V一"型双层永磁体转子结构,引入田口法,选取合适的磁路参数和目标优化参数,建立田口实验正交表,然后利用有限元方法分析不同磁路参数组合下的电机性能。在此基础上,评估各磁路参数对各目标优化参数的影响,进而确定了转子结构方案。本方法对双层永磁体转子结构设计具有一定的指导意义。     

基于模糊控制的IPMSM调速系统研究

在分析IPMSM数学模型的基础上,提出了一种新型的IPMSM调速系统模糊控制方法;运用模糊逻辑分析和设计了控制器,建立了仿真模型,并针对不同运行情况对基于模糊控制的IPMSM调速系统进行了仿真分析。仿真结果验证了该模糊控制方法的有效性,实现了IPMSM调速系统的自适应控制,达到了高精度的控制要求。     

内嵌式永磁同步电机改进型解耦控制

内嵌式永磁同步电机(IPMSM)具有好的转矩性能和宽的调速范围,但其电流控制器需要精确的参数模型,由于饱和效应影响,电感参数会随运行条件不同发生改变,控制器受耦合影响,系统容易出现速度及转矩超调、扰动等现象。为了提高IPMSM恒转矩及恒功率区的控制性能,本文设计了一种改进型电流解耦控制器。控制器基于模型参考自适应法对参数进行在线检测,检测系统加入了前馈及闭环反馈,保证了参数检测的准确性及鲁棒性。这种解耦电流控制器结构简单、紧凑,有效改善了控制性能。实验和仿真结果表明,这种改进型控制器能有效准确的实时在线检测参数,同时使得整个系统响应速度快、无超调、系统转速稳定无扰动现象,能明显地提升系统性能。     

电动汽车IPMSM单电流调节器弱磁控制技术

针对电动汽车IPMSM在弱磁扩速时交直轴电流强耦合的问题,采用单电流调节器的弱磁控制方式,通过选择开关对最大转矩电流比(MTPA)控制方式和弱磁控制方式在不同运行状态下进行切换。在弱磁控制中直轴电压指令由直轴电流调节器获得,交轴电压指令则根据直轴电压值通过调节器直接给出。该方法能够对电机直流电压充分利用,使电机工作在最优工作点。建立该控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果分析证明该方法的可行性。最后搭建以英飞凌TC 1782为主控芯片的电动汽车驱动控制系统平台,对所提的控制策略的实际应用能力进行验证。     

阻抗不匹配引起的逆变器-IPMSM系统直流侧振荡抑制方法对比

随着逆变器-内置式永磁同步电机(IPMS M)系统输出功率的增加,其输入阻抗与直流供电端LC滤波环节输出阻抗不再匹配,引发逆变器直流侧电压、电流振荡。针对IPMSM,推导了逆变器-电机系统采样双电流调节器控制时的输入导纳模型,用于系统稳定性分析。参考异步电机系统振荡抑制方法,根据IPMSM转矩公式,提出直轴电流补偿法和直轴电压补偿法两种振荡抑制办法。结合交轴电流补偿法、交轴电压补偿法思想,推导了分别加入四种振荡抑制方法后的逆变器-IPMSM系统输入阻抗,采用奈奎斯特判据,分析各振荡抑制方法的有效性。依据电机模型与控制系统模型,分析不同方法的优劣,提出电压补偿法优于电流补偿法、交轴补偿法优于直轴补偿法的观点。通过实验验证了各振荡抑制方法的有效性和交轴电压补偿法的优势。     

三相四开关逆变器供电的IPMSM直接转矩控制系统建模与分析

为获得较高的转矩响应速度和较低的转矩脉动,将基于比例-积分控制器和空间矢量调制的直接转矩控制(PI-SVM DTC)引入到由三相四开关逆变器供电的凸极式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统中。鉴于电机的强耦合性,同时为便于分析其定子磁链环,建立了IPMSM在静止坐标系下以定子磁链为状态变量的状态空间模型。为改善系统的稳态性能,构建无差拍全阶状态观测器,实现对定子磁链的闭环观测。揭示了传统定子磁链环极点放置位置存在的问题,并利用一种简单的方法对定子磁链环极点位置进行优化。对PI-SVM DTC的转矩环进行建模分析,为PI控制器的设计提供依据。另外,为抑制三相四开关逆变器直流母线中性点电压偏移,根据其偏移量生成合适的补偿量,并将其添加到定子磁链控制环中。实验结果验证了该模型的有效性。     

基于改进最大转矩电流比控制的电动汽车用内嵌式永磁同步电机驱动控制系统

环境污染及能源危机直接推动了传统燃油汽车向环保型电动汽车的发展,作为电动汽车关键部件之一的电机驱动控制系统,直接影响着电动汽车未来的发展前景。在电机驱动控制系统运行的过程中,针对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)仍采用较简单的i_d=0控制方式不能满足汽车大转矩的要求;采用传统的最大转矩电流比(MTPA)查表控制方式,由于存在大量离散数据点,会严重影响整个系统的响应速度。针对以上问题,提出了等效综合电流矢量控制的MTPA控制方法。首先建立了永磁同步电机(PMSM)的数学模型,分析了i_d=0和MTPA矢量控制方式的基本原理,给出了新型MTPA的控制方案。通过Simulink仿真及样机试验,对比了两种矢量控制方式,验证了等效综合电流矢量控制的MTPA控制方式的可行性及优越性。     

基于Simulink的IPMSM矢量控制策略研究

在分析内埋式永磁同步电机(IPMSM)数学模型的基础上,利用Simulink建立了IPMSM矢量控制系统仿真模型,分别建立了速度控制模块、电流滞环控制模块、坐标转换模块等子模块,并对IPMSM矢量控制系统弱磁控制进行了仿真研究。仿真结果证明了该方法的快速性和有效性,为实际电机控制系统的分析、设计和调试提供了新的思路。     

一种内置式永磁同步电动机的非线性转矩控制方法

提出并仿真验证了一种内置式永磁同步电动机的简化的非线性控制方法。该方法根据速度和直流电源的电压来调整电流命令,同时充分利用了内置式永磁同步电动机的转矩,实现了MTPA最大转矩/电流和弱磁两种控制模式。对于电机转矩和电流命令间的非线性关系,采用了泰勒级数展开的方法实现了线性化。该方法不需要查表,计算量也很小,通过在20 kW电机模型中仿真,验证了算法的稳态和动态性能。     

Experimental sensorless control for IPMSM by using integral backstepping strategy and adaptive high gain observer

In this paper a robust sensorless control for an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) is designed. The proposed control strategy uses a backstepping controller, whose robustness is improved by using integral actions added at each step of the original algorithm, and by a Maximum-Torque-Per-Ampere strategy (MTPA) to improve its energy efficient operation. Furthermore, to implement this controller in the framework of the mechanical sensorless control from the only measurements of the currents and voltages, an adaptive interconnected high gain observer is developed for estimating the rotor speed, the position and the load torque. Moreover, sufficient conditions are given to ensure the practical stability of the Observer-Controller system even if bounded uncertainties occur. Finally, the performance and the effectiveness of the designed method are tested experimentally throw a significant benchmark including different speed references and with significant robustness tests. A comparative evaluation of the computational effort of our scheme with respect to classical motor control is given.