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电机控制器散热结构及热仿真分析

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第6期 0013-0016页

作者：贾鹏李茜茜成海全天津松正智能装备有限责任公司天津300300

电机控制器在工作过程中会产生大量的热,能够快速高效地散热对控制器的稳定性、安全性及寿命具有决定性作用。本研究旨在通过优化电机控制器的散热结构,达到提高其散热效率并使其温度较为均匀分布的目的。首先通过有限元分析对电机控制... 详细信息

电机控制器在工作过程中会产生大量的热,能够快速高效地散热对控制器的稳定性、安全性及寿命具有决定性作用。本研究旨在通过优化电机控制器的散热结构,达到提高其散热效率并使其温度较为均匀分布的目的。首先通过有限元分析对电机控制器进行散热仿真,得到其温升结果及其温度分布。仿真结果发现控制器的散热效率较低,存在温度分布不均匀的情况。为了解决这个问题,对控制器散热结构及其尺寸进行优化,该结构以尽可能地增加散热表面积,从而提高散热效率。结果表明,新的散热结构可以有效提高电机控制器的散热效率并使其温度分布得更加合理。结合优化的散热结构和热仿真技术,我们可以提高电机控制器的散热效率,从而保证电机控制器的稳定性和延长其寿命。本研究的结果对电机控制器的设计和制造具有一定的参考价值。

关键词：电机控制器散热结构热仿真分析有限元分析散热效率

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永磁同步电机驱动控制策略研究与应用

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第6期 0066-0069页

作者：成海全贾鹏李茜茜天津松正智能装备有限责任公司天津300300

永磁同步电机凭借其高效、大功率且轻便等优点在各领域广泛应用。以实现高动态精度电机控制为目标,基于d-q空间矢量脉宽调制控制原理,本研究引入滑模观测器来估计电机参数,从而提升控制参数的精确度。研究表明,该控制策略能够快速准确... 详细信息

永磁同步电机凭借其高效、大功率且轻便等优点在各领域广泛应用。以实现高动态精度电机控制为目标,基于d-q空间矢量脉宽调制控制原理,本研究引入滑模观测器来估计电机参数,从而提升控制参数的精确度。研究表明,该控制策略能够快速准确地完成电机速度和位置的控制,具有较为卓越的鲁棒性和动态性,提高了PMSM控制精度和动态性能为实现PMSM的高性能精度控制提供了电机驱动技术参考。

关键词：永磁同步电机矢量控制方法滑模观测器电机驱动技术

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永磁同步电机边带声振特性分析与优化研究

永磁同步电机边带声振特性分析与优化研究

作者：成海全河北工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着新能源产业的快速发展,永磁同步电机凭借其高效率、高功率密度和宽调速范围等优点,在新能源汽车领域得到了更广泛的应用。由于逆变器供电的永磁同步电机控制系统中引入了大量的电流谐波成分,致使电机产生严重的高频振动和辐... 详细信息

近年来,随着新能源产业的快速发展,永磁同步电机凭借其高效率、高功率密度和宽调速范围等优点,在新能源汽车领域得到了更广泛的应用。由于逆变器供电的永磁同步电机控制系统中引入了大量的电流谐波成分,致使电机产生严重的高频振动和辐射噪声,对整车系统的声振性能、电磁兼容性和舒适性等造成了不良影响。针对空间矢量脉宽调制技术产生的高频边带声振问题,本文以12槽10极的车用永磁同步电机为研究对象进行边带声振特性机理研究,分析不同载波频率调制方法对边带声振响应的抑制规律,提出更加有效的混合载波频率调制优化方法。主要研究内容如下:首先,对永磁同步电机的结构和工作原理进行分析,根据坐标变换法建立了永磁同步电机的基本数学模型,采用直接转矩控制算法实现了电机闭环控制系统的仿真验证。结合空间矢量脉宽调制技术的实现原理,分析了电流和电压谐波对径向电磁力的频率特征及阶次分布的影响规律,对电机边带声振响应的产生机理进行解析。通过搭建“机电磁控”多场耦合的电磁有限元仿真模型,对逆变器供电下的电机气隙磁密和径向电磁力进行了计算。经过二维傅里叶分解后得到径向电磁力的时空频谱分布特征,能够与机理解析的频率特征一致对应。其次,对多种载波频率调制方法产生的边带声振响应进行分析。基于构建固定、周期和随机载波频率调制方法的功率谱密度解析模型,研究了三种常规调制方法的边带谐波频谱分布特征。为了对载波频率调制方法进行优化以更好地抑制边带声振响应,进一步考虑了零矢量作用时间分布对d-q轴电流谐波的幅值影响,提出一种基于空间动态矢量调节的混合载波频率调制优化方法,并构建了混合状态下的功率谱密度解析模型。通过将控制电路与电磁有限元模型进行联合,搭建了多场耦合的边带声振联合仿真数值预测系统,对固定、周期、随机和混合载波频率调制的电机边带声振进行了仿真预测和数值对比,验证了载波频率调制优化方法的有效性。最后,对外部硬件电路和逆变系统进行设计,采用DSP基于模型化设计的方式对电机闭环实验系统进行开发。在半消声室环境对3 k W样机进行了不同调制方法的声振响应实验,并搭载80 k W乘用车样机进行瞬态声学响应实用性测试。实验结果验证了边带声振机理解析及数值仿真预测的准确性。同时,本文提出的混合载波频率调制方法能够更有效的对边带电流谐波及声振响应进行抑制优化。

关键词：永磁同步电机空间矢量脉宽调制边带谐波声振响应载波频率

基于周期谐波扩频调制的永磁同步电机高频边带声振抑制

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电工技术学报 2022年第10期37卷 2459-2468页

作者：邱子桢陈勇成海全刘旭谷丰收河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 哈德斯菲尔德大学效率与效能工程中心哈德斯菲尔德HD13DH 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130

该文以电动汽车后桥驱动用12槽-10极永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于周期谐波扩频调制技术,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术所引入的边带谐波成分与高频声振响应进行抑制与优化研究。分析了边带电流谐波频谱与径向电磁力主... 详细信息

该文以电动汽车后桥驱动用12槽-10极永磁同步电机及其控制系统为研究对象,基于周期谐波扩频调制技术,对常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术所引入的边带谐波成分与高频声振响应进行抑制与优化研究。分析了边带电流谐波频谱与径向电磁力主要的阶次特征分布。建立了完整的谐波扩频功率谱解析模型,对锯齿波和正弦波两种典型的周期信号进行了理论解析,并分析了扩频宽度和调制因子对抑制效果的影响。通过样机及测控实验平台,对不同工况下的边带电流谐波和声振响应进行了验证。结果表明,周期谐波扩频调制能够有效抑制边带电流谐波,多转速工况下噪声响应的中心频带优化20dBA以上;锯齿波扩频调制的抑制效果优于正弦波扩频调制;正弦波扩频调制对扩频宽度的变化较为敏感。

关键词：永磁同步电机空间矢量脉宽调制边带电流谐波谐波扩频调制振动噪声抑制

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电动汽车驱动电机高频边带噪声客观评价研究

声学技术 2023年第6期42卷 811-818页

作者：赵磊陈勇邱子桢刘海张黎明成海全河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司天津300300

针对声压级不能完全反映人耳对声音感受的问题,文章选择多种工况对电动汽车驱动电机高频边带噪声进行客观心理学参量评价。首先,进行驱动电机噪声数据采集实验并建立样本库。其次,计算样本的客观心理学参量并运用主成分分析法进行贡献... 详细信息

针对声压级不能完全反映人耳对声音感受的问题,文章选择多种工况对电动汽车驱动电机高频边带噪声进行客观心理学参量评价。首先,进行驱动电机噪声数据采集实验并建立样本库。其次,计算样本的客观心理学参量并运用主成分分析法进行贡献量分析,并将客观心理学参量的六个维度降低至两个维度。最后,研究多种工况下两种客观心理学参量的变化规律,尤其对随机载波频率脉宽调制(Random Carrier Frequency Pulse Width Modulation,RCFPWM)策略下电机高频边带噪声进行客观评价对比分析。结果表明,主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)实现了多维客观心理学参量的降维,高频边带噪声中客观心理参量的主要贡献量为尖锐度和响度;不同工况条件对尖锐度和响度存在不同程度的影响,尤其是受转速变化影响较为明显;RCFPWM在降低高频边带噪声声压级的同时实现了对尖锐度幅值的抑制。文章所研究的内容不仅能够简化电机高频边带噪声客观评价流程,而且可以为电驱动总成声品质优化设计提供实验依据。

关键词：永磁同步电机高频边带噪声客观心理学参量主成分分析随机载波频率脉宽调制(RCFPWM)

基于不连续脉宽调制永磁同步电机边带声振响应数值预测

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噪声与振动控制 2022年第6期42卷 154-160,180页

作者：张黎明邱子桢陈勇成海全武一民张志金河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 艾迪捷信息科技(上海)有限公司上海200120

以轻型电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,针对不连续脉宽调制策略所引入的边带谐波成分,建立多物理场协同仿真模型,实现边带电流谐波与声振响应的特征识别。首先,阐述不连续脉宽调制(DPWM)策略的空间矢量原理及实现方法。其次,基... 详细信息

以轻型电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,针对不连续脉宽调制策略所引入的边带谐波成分,建立多物理场协同仿真模型,实现边带电流谐波与声振响应的特征识别。首先,阐述不连续脉宽调制(DPWM)策略的空间矢量原理及实现方法。其次,基于麦克斯韦张量法,揭示边带谐波成分与径向电磁力的频谱分布规律;并建立Simulink&JMAG协同仿真模型,对DPWM策略所致边带声振响应进行仿真预测,验证了解析模型的正确性。最后,搭建12槽-10极永磁同步电机测试平台,对比分析6种典型DPWM方案的稳态工况仿真与实测数据。结果表明,所构建的多物理场协同仿真模型不仅可以反映边带频谱分布规律,而且能够准确预测边带电流谐波及声振响应的幅值特征。

关键词：振动与波永磁同步电机不连续脉宽调制多物理场仿真边带电流谐波声振响应

基于多物理场耦合永磁同步电机边带电磁噪声分析

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噪声与振动控制 2021年第6期41卷 154-159,267页

作者：胡世同邱子桢陈勇成海全魏长银张黎明河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 哈德斯菲尔德大学效率与效能工程中心英国HD13DH

以新能源汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,基于多物理场解析由空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术引起的边带电流谐波成分与电磁力特征,并通过有限元仿真准确预测边带电磁噪声。首先,基于麦克斯韦张量法建立边带电磁力解析模型,分析得出边... 详细信息

以新能源汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,基于多物理场解析由空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术引起的边带电流谐波成分与电磁力特征,并通过有限元仿真准确预测边带电磁噪声。首先,基于麦克斯韦张量法建立边带电磁力解析模型,分析得出边带电流谐波与径向电磁力的时间频率及空间阶次特征间的对应关系。其次,建立12槽10极试验样机的多物理场耦合分析模型,运用模态叠加法对边带电磁力、结构振动与辐射噪声进行预测分析。最后,对稳态工况下所采集的相电流与振动噪声实测结果进行分析。结果表明,建立的多物理场模型能够较好反映高频边带噪声的特征成分与变化趋势,同时验证了边带电磁力时空特征解析的准确性。

关键词：声学永磁同步电机边带电磁力噪声预测多物理场空间矢量脉宽调制

基于永磁同步电机转子位置变化的混合开关频率调制技术

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电气传动 2021年第17期51卷 3-9页

作者：成海全邱子桢陈勇刘旭甄冬河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300130 河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130

以电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,提出一种新型混合开关频率调制策略,对其电压源逆变器的高频边带谐波电流优化进行了研究。首先,基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术基本原理与实现方式,建立了响应的Matlab/Simulink仿真模型,分... 详细信息

以电动汽车驱动用永磁同步电机为研究对象,提出一种新型混合开关频率调制策略,对其电压源逆变器的高频边带谐波电流优化进行了研究。首先,基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术基本原理与实现方式,建立了响应的Matlab/Simulink仿真模型,分析了高频边带谐波电流产生机理。其次,基于电机转子电角度位置变化提出了新型混合开关频率调制策略,以减少电压源逆变器工作过程中产生的谐波成分,优化边带谐波电流响应。最后,通过合理设定电机参数,对电机稳态运行过程中的逆变器开关频率进行在线调节以降低谐波电流及其相应的扩展频谱。仿真过程中进一步对固定开关频率、传统随机开关频率及新型混合开关频率控制策略的边带谐波电流进行了对比分析。结果表明,相比于传统随机调制策略,所提出的新型调制技术对开关频率及其倍频附近的边带谐波成分有较好的抑制效果,进而验证了所提出方法的有效性。

关键词：永磁同步电机电磁噪声开关频率空间矢量脉宽调制矢量控制

基于修正J-C本构模型的固溶态7050铝合金中温变形行为研究

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锻压技术 2024年第6期 221-226页

作者：黎燕潘成海滕海灏王敬梁强重庆工商大学机械工程学院重庆工商大学工程训练中心重庆大学材料科学与工程学院

为研究固溶态7050铝合金的中温变形行为，在变形温度为333～523 K、应变速率为0.001～0.1 s-1的条件下进行了中温压缩实验，构建了一种考虑温度和应变速率的修正J-C本构模型。结果表明：在所研究的条件下，当应变在0.1以下时，应力随着... 详细信息

为研究固溶态7050铝合金的中温变形行为，在变形温度为333～523 K、应变速率为0.001～0.1 s-1的条件下进行了中温压缩实验，构建了一种考虑温度和应变速率的修正J-C本构模型。结果表明：在所研究的条件下，当应变在0.1以下时，应力随着应变的增加而增加；当应变在0.1以上时，应力趋于平稳状态。固溶态7050铝合金的温度软化效应显著。对比真实应力-真实应变数据与经典J-C本构模型预测数据、修正J-C本构模型预测数据发现，修正J-C本构模型预测数据与真实应力-真实应变数据的误差在±5%以内，表明修正J-C本构模型具有较高的预测精度和扩展性，可准确地描述固溶态7050铝合金在中温阶段的流动应力特性。

关键词：固溶态7050铝合金 J-C本构模型中温变形行为应力应变