电磁式双凸极电机电磁特性的理论分析

 对电磁式双凸极电机(DSEM) 的电磁特性进行理论分析。首先给出了定转子齿重叠角与转子位置角的关系式,从理论上验证了DSEM 所有极下定转子齿重叠角之和为常数。然后推导出电感和转矩的表达式,重点分析了DSEM 的电感和转矩特性,最后给出了仿真实例。理论分析与仿真结果均表明:DSEM 的电磁特性在许多方面不同于DSPM。本文将为DSEM 的进一步研究打下理论基础。     

基于新型纯积分法的定子磁链在线辨识算法

针对气隙转矩法计算异步电机转矩时对定子磁链辨识精度的要求,提出了一种基于新型纯积分法的定子磁链在线辨识算法,采用了精度较高的复化辛普森积分模型。相比传统的梯形积分法,基于新型纯积方法的定子磁链在线辨识算法的磁链辨识精度显著提高；相比新型的基于低通滤波器的定子磁链观测器,该算法模型更简单,操作更便捷。通过MATLAB/Simulink搭建系统仿真平台进行验证,结果表明基于新型纯积分算法消除了传统积分法的主要缺陷,解决了积分饱和问题以及初值问题。基于新型纯积分算法的估计磁链与理论参考磁链基本吻合,表明其可靠性较高。     

永磁同步电机有限控制集模型预测转矩控制系统研究

建立了基于定子磁链xy坐标系的永磁同步电机(PMSM)有限控制集模型预测转矩控制(FCSMPTC)系统,仿真验证了系统的有效性和可行性。针对磁链和转矩预测模型较为复杂的问题,提出了磁链和转矩的简化预测模型。理论分析、仿真和试验结果验证了FCSMPTC的简化模型与常规模型控制效果相当,可明显减小计算负担,提高系统实时性能。将电压矢量幅值和角度作为FCSMPTC的控制变量,设计了变幅值变角度的备选电压矢量集合。仿真结果表明该备选电压矢量集合可有效减小稳态转矩脉动,但动态性能不及传统备选电压矢量集合。基于不同备选电压矢量的特点,提出了根据系统状态自适应动态变化的备选电压矢量策略。仿真结果表明,该控制策略在静动态下均可取得良好的控制性能。     

无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制系统

详细阐述了零矢量在永磁直接转矩控制系统中的作用，指出如果合理应用零矢量，不仅能使永磁电机(PMSM)的DTC系统正常运行，而且能减少转矩脉动的频率和改善系统的性能。还研究了PMSM的DTC系统的无速度传感器技术，构建了包含零矢量在内的无速度传感器PMSM的DTC系统，仿真和实验都证明了理论的正确性。在无速度传感器的条件下，PMSM的DTC系统实现了宽范围调速，调速比达到了1：100。     

削弱齿槽转矩的定子结构设计

齿槽转矩会引起电机的振动和噪声,对精密设备产生巨大的影响。为了最小化齿槽转矩,将定子齿设计成无齿靴状,并在齿牙处开设燕尾槽。采用拼接式结构去除槽开口,既能降低齿槽转矩,又能方便嵌线。利用有限元法验证了上述结构减小齿槽转矩的有效性,并分析了其对电机性能的影响。     

传动比和转速对永磁齿轮传动特性的影响研究

介绍了一种径向调制永磁齿轮，运用有限元技术，通过变更仿真条件中的传动比和转速，并对仿真结果中的输出转矩和传动效率进行分析，从而获得传动比和转速对输出转矩和传动效率的影响规律。结果表明，随着传动比的增大，输出转矩呈二次曲线规律变化，而传动效率则呈减小趋势；相同传动比下，随着主动转子转速的增大，输出转矩和传动效率均呈减小趋势；提出了以传动效率〖WTBX〗η〖WTBZ〗为目标值的等效率曲线概念，得到了η=90%时的等效率曲线i~n₁（i和n₁分别代表传动比和主动转子转速），当n₁和i的交点位于等效率曲线下方时，即可满足η>90%。     

分数槽集中绕组表贴式永磁同步电机转子损耗

针对损耗模型很难准确地计算转子损耗且三维有限元方法占用大量时间的问题,基于二维运动瞬态有限元法,研究了1台36槽42极单层分数槽集中绕组永磁同步电机在恒转矩区和弱磁区以最大转矩运行时的转子损耗,并且研究了高速工况下永磁体轴向分段数量、槽口宽度以及气隙厚度对永磁体损耗的影响。研究发现,在整个转速区间永磁体损耗占转子总损耗的90%以上；转速低于1 500 r/min时,转子铁心磁滞损耗高于涡流损耗,高于1 500 r/min时涡流损耗明显高于磁滞损耗。永磁体分段能明显降低永磁体涡流损耗;负载工况下改变槽口宽度,永磁体涡流损耗几乎没有变化；增大气隙厚度虽然能降低永磁体损耗,但是效果并不明显；同时,更改槽口和气隙厚度会使电感发生变化,并进而影响电机的运行性能。     

永磁同步电机线性分段最大转矩电流比近似控制

在永磁同步电机(PMSM)数学模型和最大转矩电流比(MTPA)控制理论的基础上,分析了MTPA曲线的数学特性,表明MTPA曲线是等轴双曲线的左半支。根据该双曲线的特性,提出了一种线性分段MTPA近似控制算法。改变电机参数,计算MTPA真解与近似解之间的误差,验证该控制算法的可移植性。建立Simulink模型,进行仿真分析,对比查表法与MTPA近似控制算法的响应特性。仿真结果表明:线性分段MTPA近似控制算法具有良好的稳态和动态响应,可以较好地实现MTPA控制。     

五相永磁同步电机缺两相容错型直接转矩控制

为了增强五相永磁同步电机(PMSM)驱动系统的可靠性,以永磁体磁通中含有3次谐波分量的五相凸极式PMSM为研究对象,在无故障数学模型的基础上,针对五相绕组缺两相故障情况,提出了相应的缺两相容错型直接转矩控制(PTC)策略。该策略通过构建五相电机缺两相后的α1β1空间电压矢量分布图,基于当前周期的基波磁链信息和基波转矩信息,挑选出下一周期逆变器输出的最优电压矢量。为了实现平滑转矩,基波转矩采用总转矩给定值前馈补偿的方式以抵消电机缺相后3次谐波磁链耦合至α1β1空间而产生的转矩脉动。最后通过试验验证了所提控制方案能够在互相电机缺两相故障情况下平稳运行,且能实现正常运行到容错运行的快速切换。     

容错型混合励磁磁通切换电机的模型预测控制

为了提高电机驱动系统的带故障运行性能,实现电机的最小铜耗容错运行,提出一种基于模型预测控制算法的容错型混合励磁磁通切换(FTHEFS)电机容错控制方法。以1台6/13极FTHEFS电机为控制对象,针对电机单相绕组断路故障,基于三相四桥臂逆变器拓扑,分别对模型预测转矩控制和无差拍模型预测磁链控制算法下的最小铜耗容错控制方法进行研究分析,并对所提容错控制方法的可行性和有效性进行验证。研究结果表明:两种控制方法均能使故障前后转矩、转速和定子磁链保持不变,同时降低故障后的电机铜耗,保证系统稳定运行。与模型预测转矩控制相比,无差拍模型预测磁链容错控制能够在降低开关频率的同时减小故障前后的磁链脉动。