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内置式永磁同步电动机无传感器速度控制和转子初始位置估计方法的应用及实验研究

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变流技术与电力牵引 2006年第3期 24-32页

作者： M. Boussak[突尼斯] 许俊峰（译者）王坚（校者）

针对内置式永磁同步电动机传动提出了一种新的无速度传感器控制和转子初始位置估计方法。在内置式永磁同步电动机旋转过程中,采用扩展卡尔曼滤波方法,仅需测量电机定子的电压和电流,便可得到转速和转子位置的估计值。对内置式永磁同步... 详细信息

针对内置式永磁同步电动机传动提出了一种新的无速度传感器控制和转子初始位置估计方法。在内置式永磁同步电动机旋转过程中,采用扩展卡尔曼滤波方法,仅需测量电机定子的电压和电流,便可得到转速和转子位置的估计值。对内置式永磁同步电动机,采用扩展卡尔曼滤波方法的主要困难在于在静止坐标系中其动态模型的复杂性。由于磁路的不对称性,在静止坐标系中建内置式永磁同步电动机的模型比建表面式永磁同步电动机模型更复杂。在无传感器的传动系统中,电机的起动过程是一个问题,因为在起动之前没有任何信息可以获得。转子初始位置估计是在电机静止时,在瞬间对定子绕组施加合适的电压脉冲序列,通过测量峰值电流获得转子位置信息。利用磁饱和效应对凸极性的影响来区分南北磁极。给出基于浮点数字信号处理器TMS320C31平台得到的内置式永磁同步电动机实验结果。

关键词：扩展卡尔曼滤波初始位置估计内置式永磁同步电动机速度和位置估计无传感器的传动系统

考虑磁路交叉饱和的内置式永磁同步电动机调速控制

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微特电机 2010年第3期38卷 42-45,49页

作者：王艾萌魏亮李和明华北电力大学河北保定071003

内置式永磁同步电动机由于在结构上气隙小,交直轴电感参数差异大,因此其控制性能受参数影响敏感。由于内置式永磁同步电动机的这个特点,它在其整个控制区域,即恒转矩区域和弱磁运行区域,都必须要考虑磁路交叉饱和对电机参数的影响。文... 详细信息

内置式永磁同步电动机由于在结构上气隙小,交直轴电感参数差异大,因此其控制性能受参数影响敏感。由于内置式永磁同步电动机的这个特点,它在其整个控制区域,即恒转矩区域和弱磁运行区域,都必须要考虑磁路交叉饱和对电机参数的影响。文章建立了考虑交叉饱和的永磁同步电动机暂态有限元模型,通过有限元模型和修正的电感计算方法对考虑交叉饱和情况下的电机d轴和q轴电感进行了分析计算。并利用有限元模型对电机最佳电流控制角、输出转矩及弱磁控制性能等进行分析。最后用求得的电感参数用于控制并与直接采用有限元方法的分析结果进行比较验证,实验结果表明两者完全吻合。

关键词：磁路交叉饱和有限元分析内置式永磁同步电动机恒转矩控制弱磁

电动汽车用内置式永磁同步电动机的设计与控制

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电动汽车用内置式永磁同步电动机的设计与控制

作者：史诺西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着世界各国汽车购买量的直线增长,汽车内燃机废弃物的超标排放已经造成了不可逆的空气污染;与此同时,石油作为汽车动力系统的主要资源,正面临着日渐枯竭的现状。依靠清洁能源进行驱动的电动汽车一经问世,便吸引了全球各国的瞩目。接... 详细信息

随着世界各国汽车购买量的直线增长,汽车内燃机废弃物的超标排放已经造成了不可逆的空气污染;与此同时,石油作为汽车动力系统的主要资源,正面临着日渐枯竭的现状。依靠清洁能源进行驱动的电动汽车一经问世,便吸引了全球各国的瞩目。接踵而至的是对其驱动电机的深入研究,诸如异步电机等各种电机都在这场变革中得到了空前的发展,而内置式永磁同步电机因其优良特性在电动汽车领域的应用中脱颖而出,受到了各个国家和汽车制造厂商的广泛关注。结合电动汽车永磁电机的发展可以看出,对电机转子磁路结构的优化可以大幅提升电机性能。较单层永磁体结构而言,双层永磁体结构的内置式永磁同步电机可以有效改善气隙磁场的分布,从而获得更大的峰值转矩、更高的电机效率以及更高的电机过载能力。本文针对混合动力电动汽车驱动系统设计了一台“U一”型双层内置式永磁同步电动机,通过电动汽车的各种工况确定了电机的性能指标,并利用磁路法确定了电机的主要参数和拓扑结构。采用有限元法分析了电动汽车用内置式永磁同步电机的气隙磁密分布波形,优化了转子中的隔磁槽拓扑结构,改善了漏磁现象,提高了气隙磁密幅值;通过转子斜极、齿冠修型等方法减小了电机空载反电势的谐波含量,从而修正了气隙磁场的正弦度。在此基础上基于遗传算法,分别以永磁体体积最小和电机转矩最大为目标进行全局优化,提高了电机的气隙磁密幅值和转矩,节约了永磁体的用量,降低了电机的制造成本。最后在对永磁同步电机结构优化设计的基础上,建立电机的数学模型,基于矢量控制策略,搭建了转速和电流双闭环矢量控制模型;并针对电动汽车复杂的运行情况,在转速环中加入模糊PID控制,实现了电动汽车在不同工况切换时对驱动电机的有效控制。

关键词：内置式永磁同步电动机优化有限元遗传算法矢量控制模糊PID

具有宽调速范围的内置式永磁同步电动机优化设计

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具有宽调速范围的内置式永磁同步电动机优化设计

作者：贾溢华华北电力大学

学位级别：硕士

内置式永磁同步电机具有高功率密度、高效率、良好的转矩控制能力和较宽的调速范围等优点,使其成为节能、环保的电动车驱动电机的最佳选择。针对电动车驱动电机的脉动转矩小,较宽的调速范围等性能要求,本文对一台7.5kW内置式永磁同步电... 详细信息

内置式永磁同步电机具有高功率密度、高效率、良好的转矩控制能力和较宽的调速范围等优点,使其成为节能、环保的电动车驱动电机的最佳选择。针对电动车驱动电机的脉动转矩小,较宽的调速范围等性能要求,本文对一台7.5kW内置式永磁同步电动机进行有限元建模及优化设计,使该电机满足性能设计要求并具有宽的调速范围。本文首先分析了内置式永磁同步电动机的转子结构和性能特点,建立了转子旋转坐标系下的数学模型。然后从电动车驱动系统对驱动电机的性能要求出发,采用二维有限元软件,分别建立了传统一字型和W型永磁转子在不同定子槽数时的7.5kW3相8极内置式永磁同步电动机,研究分析转子永磁体拓扑结构及定子采用整数槽和分数槽对电动机弱磁调速能力、输出转矩、电感、效率、齿槽转矩和空载反电动势等性能的影响,从而选择性能最优的7.5kW3相8极36槽W型内置式永磁同步电机模型。最后将有限元设计结果与电磁计算程序设计进行比较,进一步说明所建立模型的正确性及优化设计结果可以满足电动车对于驱动电机宽调速范围的要求,而且具有高效、高功率密度和良好的转矩输出能力。

关键词：内置式永磁同步电动机有限元方法电磁计算弱磁扩速能力

基于虚拟直流信号注入的内置式永磁同步电动机MTPA控制方法

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微特电机 2022年第12期50卷 47-52页

作者：杨健李峰宁夏大学物理与电子电气工程学院银川750021

为了进一步提高内置式永磁同步电动机(IPMSM)的MTPA控制效果,针对现有基于虚拟正弦信号注入的MTPA控制方法存在的不足,综合考虑IPMSM磁路饱和及交叉耦合效应的影响,提出了改进的基于虚拟直流信号注入的MTPA控制方法,避免使用滤波器,能... 详细信息

为了进一步提高内置式永磁同步电动机(IPMSM)的MTPA控制效果,针对现有基于虚拟正弦信号注入的MTPA控制方法存在的不足,综合考虑IPMSM磁路饱和及交叉耦合效应的影响,提出了改进的基于虚拟直流信号注入的MTPA控制方法,避免使用滤波器,能够获得快速的MTPA轨迹跟踪性能。重点分析了q轴静态电感受IPMSM磁路饱和及交叉耦合效应影响导致的误差,在无需已知IPMSM本体参数的情况下,可以对其进行补偿,进一步提高了MTPA控制精度,通过仿真分析验证了该方法的可行性和有效性。

关键词：内置式永磁同步电动机最大转矩电流比虚拟直流信号注入法误差补偿磁路饱和及交叉耦合效应

基于MATLAB/GUI的内置式永磁同步电动机MTPA离线计算系统

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机电工程技术 2020年第5期49卷 21-23,94页

作者：刘海斌张海强王毅包西平詹凯良徐州工业职业技术学院江苏徐州221005

永磁同步电机交流调速系统在电动汽车中有着广泛应用,为满足电动汽车快速启动的工况需求,必须获得电机的最大转矩。在分析永磁同步电机弱磁原理的基础上,基于MATLAB 2017/GUI,采用最大转矩电流比控制(MTPA)策略,建立了上位机软件系统。... 详细信息

永磁同步电机交流调速系统在电动汽车中有着广泛应用,为满足电动汽车快速启动的工况需求,必须获得电机的最大转矩。在分析永磁同步电机弱磁原理的基础上,基于MATLAB 2017/GUI,采用最大转矩电流比控制(MTPA)策略,建立了上位机软件系统。仿真表明,该系统对车用永磁同步电机调速系统的设计有一定的指导意义。

关键词：内置式永磁同步电动机 MTPA MATLAB 2017 GUI 曲线拟合

损耗极小的内置式永磁同步电动机直接转矩控制

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微特电机 2018年第4期46卷 49-52页

作者：陈鹏飞张兴华南京工业大学南京211816

为解决永磁同步电动机驱动系统在轻载运行时效率偏低的问题,给出了一种损耗极小的永磁同步电动机直接转矩控制方案。该策略通过分析电动机损耗与转速、转矩和定子磁链的关系,建立了考虑铁心损耗的永磁同步电动机模型,根据该模型推导出... 详细信息

为解决永磁同步电动机驱动系统在轻载运行时效率偏低的问题,给出了一种损耗极小的永磁同步电动机直接转矩控制方案。该策略通过分析电动机损耗与转速、转矩和定子磁链的关系,建立了考虑铁心损耗的永磁同步电动机模型,根据该模型推导出了使电机电气损耗极小的最优定子磁链表达式,将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,从而实现了永磁同步电动机直接转矩控制调速系统的损耗极小。实验结果表明该控制方法不仅保持了传统直接转矩控制动态响应快的特点,而且能够提高电机在轻载运行时的效率。

关键词：内置式永磁同步电动机直接转矩控制损耗模型损耗极小

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表嵌-内置式永磁同步电动机的电磁设计

微特电机 2018年第12期46卷 8-11,15页

作者：赵素珍司纪凯封海潮许孝卓曹文平李应生河南理工大学焦作454003 珠海格力电器股份有限公司珠海517907 University of Aston Birmingham B47ETUK 郑州润华智能设备有限公司郑州450001

针对表嵌式永磁同步电动机弱磁调速范围小、功率密度低,内置式永磁同步电动机漏磁凸出、转矩波动大等缺点,研究了一种新型表嵌-内置式永磁同步电动机(SIPMSM)。设计了SIPMSM的基本电磁参数,并确定SIPMSM的主要尺寸。建立SIPMSM有限仿真... 详细信息

针对表嵌式永磁同步电动机弱磁调速范围小、功率密度低,内置式永磁同步电动机漏磁凸出、转矩波动大等缺点,研究了一种新型表嵌-内置式永磁同步电动机(SIPMSM)。设计了SIPMSM的基本电磁参数,并确定SIPMSM的主要尺寸。建立SIPMSM有限仿真模型,研究分析了电机气隙磁密、额定转矩等特性。计算结果表明,SIPMSM设计合理,各项性能满足设计要求。

关键词：表嵌式永磁同步电动机内置式永磁同步电动机表嵌-内置式永磁同步电动机电磁参数气隙磁密

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电动汽车用内置式永磁同步电动机的优化

微电机 2022年第4期55卷 1-4,33页

作者：赵南南史诺杨延忠李璇马科西安建筑科技大学西安710000 三门峡速达交通节能科技股份有限公司河南三门峡472000

采用有限元分析的方法,对电动汽车用内置式永磁同步电机的隔磁槽拓扑结构进行了优化,改善了漏磁现象,提高了气隙磁密;通过转子斜极的方法降低了空载反电势的谐波分量,提高了波形的正弦度;在此基础上基于遗传算法以额定转矩和永磁体体积... 详细信息

采用有限元分析的方法,对电动汽车用内置式永磁同步电机的隔磁槽拓扑结构进行了优化,改善了漏磁现象,提高了气隙磁密;通过转子斜极的方法降低了空载反电势的谐波分量,提高了波形的正弦度;在此基础上基于遗传算法以额定转矩和永磁体体积最小为目标进行全局优化,节约了永磁体的用量,降低了电机的生产成本。优化过程对提高电动汽车用内置式永磁同步电机性能具有参考作用。

关键词：内置式永磁同步电动机优化有限元遗传算法

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