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基于双扩展卡尔曼滤波器和信号注入法的永磁同步电动机无速度传感器控制

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基于双扩展卡尔曼滤波器和信号注入法的永磁同步电动机无速度传感...

作者：杨潇潇西安理工大学

学位级别：硕士

在永磁同步电机的无速度传感器控制中,有很多基于电机数学模型的速度估计算法,例如滑模观测器,EKF算法等;但当永磁同步电机低速运行时,反电动势较小不易检测,因此基于电机模型的算法很难得到准确的转速信息,此时,信号注入法作为一种独... 详细信息

在永磁同步电机的无速度传感器控制中,有很多基于电机数学模型的速度估计算法,例如滑模观测器,EKF算法等;但当永磁同步电机低速运行时,反电动势较小不易检测,因此基于电机模型的算法很难得到准确的转速信息,此时,信号注入法作为一种独立于电机数学模型和参数的算法被应用于永磁同步电机低速运行时的无速度传感器控制。因此,如果要实现电机的整个额定速度范围内的无速度传感器控制,一般考虑在不同的速度区域采用不同的估计算法。由于定子电阻、交轴电感和转子磁链等这些电气参数对永磁同步电机的无速度传感器控制系统的性能影响比较大,为了实现整个速度范围内的无速度传感器控制并同时考虑参数变化的影响,本文在不同的速度区域使用不同的算法估计转速和参数。首先,构建了内置永磁同步电动机的数学模型,随后建立状态方程,引入DEKF(双扩展卡尔曼滤波器)算法实现了永磁同步电动机在中高速范围内的无传感器速度控制,同时估计了电机的定子电阻和转速,二者互相校正。在低速区域,建立了考虑高频信号的永磁同步电机的数学模型,采用了独立于电机参数和数学模型的信号注入法实现了低速区的速度估计。为了使两种算法能在不同的速度区域柔和过渡,使用加权平均的方案实现了平滑切换,构成了一种由DEKF和信号注入法组成的可以同时辨识转速和定子电阻的全速度范围速度观测器。通过仿真和实验研究验证了该复合观测器可以实现整个速度范围内的转速观测,稳态性能和动态性能良好,并提高了系统的参数鲁棒性。

关键词：内置式永磁同步电动机双扩展卡尔曼滤波器信号注入法算法切换

电动汽车用IPMSM驱动控制策略的研究与实现

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电动汽车用IPMSM驱动控制策略的研究与实现

作者：姚超湖南大学

学位级别：硕士

能源和环境的双重压力,使得具有节能、环保及高效的电动汽车得到了突飞猛进的发展。然而,在其产业化的发展过程中仍存在较多急需解决的问题,尤其是在驱动控制系统方面。同时由于性能优势和丰富的永磁材料储量,使永磁同步电机成为我国电... 详细信息

能源和环境的双重压力,使得具有节能、环保及高效的电动汽车得到了突飞猛进的发展。然而,在其产业化的发展过程中仍存在较多急需解决的问题,尤其是在驱动控制系统方面。同时由于性能优势和丰富的永磁材料储量,使永磁同步电机成为我国电动汽车驱动电机的主要应用方向。因此,本文以内置式永磁同步电机为研究对象,对电动汽车用内置式永磁同步电机驱动控制策略展开深入研究。首先,描述了本课题研究的背景与意义,介绍了当前国内外电动汽车的发展现状与前景,比较分析了不同驱动电机的性能与优劣情况,最后综合各种因素以及目前国内外电动汽车驱动电机的使用情况,选择了内置式永磁同步电机作为本文研究对象,并对永磁同步电机的相关驱动控制技术进行了对比分析,为电动汽车驱动电机的控制方法研究提供了理论依据。其次,对内嵌式永磁同步电机恒转矩区控制策略进行了深入研究,分析并推导了内置式永磁同步电机在MTPA控制方式下的数学模型。在传统MTPA控制方式的基础上,提出了改进型MTPA控制方案,根据有功与无功电流的关系,避开了转矩与电流之间的非线性,提出一种新的PI控制结构。并对改进的控制策略进行泰勒简化,得到更适合工程应用的控制算法。最后对改进型MTPA控制策略和id =0控制策略进行了仿真对比分析。再次,对内嵌式永磁同步电机恒功率区域弱磁控制策略进行了深入研究。深入分析了内置式永磁同步电机弱磁扩速的基本原理,提出了一种基于电压反馈的MTPA弱磁控制方案,该控制方法对参数具有较强的鲁棒性,同时能提高系统的工作效率。最后通过仿真分析对该控制策略进行了验证。最后,对电动汽车驱动系统的硬件设计与软件控制流程图进行了详细介绍,构建了以TMS320F28335为主控芯片的实验平台,然后对电机驱动系统进行了不同工况下的调速实验。实验结果验证了本文所提控制方法的合理性和有效性。

关键词：电动汽车内置式永磁同步电动机最大转矩/电流控制弱磁控制

辅助磁障永磁同步电动机的电磁分析与参数优化

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微电机 2022年第2期55卷 28-36页

作者：王秀平杨楮涵曲春雨沈阳工程学院沈阳110136

辅助磁障永磁同步电动机既具有永磁同步电动机高功率密度、高效率、高功率因数等优势,又兼具同步磁阻电机的宽调速范围、无高温退磁等优点,在调速驱动领域具有广阔的应用前景。在优化辅助磁障永磁同步电动机磁障形状、周边磁桥形状、磁... 详细信息

辅助磁障永磁同步电动机既具有永磁同步电动机高功率密度、高效率、高功率因数等优势,又兼具同步磁阻电机的宽调速范围、无高温退磁等优点,在调速驱动领域具有广阔的应用前景。在优化辅助磁障永磁同步电动机磁障形状、周边磁桥形状、磁障层数和永磁体占比的基础上,将其与“一”字型和“V”字型内置式永磁同步电动机进行对比分析,借助二维有限元仿真软件对三种结构的负载转矩、转矩脉动、损耗及效率等运行性能进行全面对比。以减小齿槽转矩有效值、减小空载反电势谐波含量和提高负载转矩有效值为目标对辅助磁障永磁同步电动机进行转子结构优化,对辅助磁障永磁同步电机的推广应用具有一定的参考价值。

关键词：永磁同步电动机内置式永磁同步电动机转矩脉动参数优化

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一种内置式永磁同步电机复合转速估计方法

哈尔滨理工大学学报 2012年第4期17卷 1-7页

作者：林瑞全黄韬张涛福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108 福安电机工程研究院福建福安355000

首先介绍了内置式永磁同步电动机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)无速度传感器直接转矩控制系统,研究了旋转高频电压注入法(rotating high frequency volt-age injection,RHFVI)及模型参考自适应法(model reference adaptive system,MRAS)在IPMSM转速估计中的应用,并分别对它们进行仿真研究及物理实验,结果表明,旋转高频电压注入法算法复杂,动态性能不够理想,而MRAS法需要定子电压等测量数据,在低速区效果不佳.将两种方法结合起来,电机起动到转速达到峰值的过程选用RHFVI法,转速达到峰值后的一段时间内利用平滑切换的复合式转速估计方案,并逐渐过渡到MRAS法.实验结果表明,复合式转速估计方法可以准确估计转速,又可以满足其动态性能要求.

关键词：内置式永磁同步电动机直接转矩控制旋转高频电压注入模型参考自适应无速度传感器

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永磁同步电动机直接转矩控制

自动化应用 2015年第5期 76-77页

作者：李春生孟昭军延长油田股份有限公司甘谷驿采油厂动力装备科陕西延安716005 辽宁科技学院电气与信息工程学院辽宁本溪117004

为减小控制器体积以节省空间,同时为了尽可能地提高电动汽车控制的快速性,介绍无传感器直接转矩控制作为驱动电机的控制方法,并进行仿真研究。

关键词：内置式永磁同步电动机直接转矩控制无传感器控制仿真

基于虚拟信号注入的MTPA控制稳态误差分析

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微特电机 2019年第2期47卷 56-60页

作者：张鹏王建民山东大学济南250061

基于虚拟信号注入的内置式永磁同步电动机最大转矩电流比控制中,采用的算法仍包含了定子电阻和d轴电感。当参数与电机实际值出现偏差时,就会导致MTPA控制角产生误差。根据虚拟信号注入法的基本原理,推导出由参数偏差引起的MTPA误差角表... 详细信息

基于虚拟信号注入的内置式永磁同步电动机最大转矩电流比控制中,采用的算法仍包含了定子电阻和d轴电感。当参数与电机实际值出现偏差时,就会导致MTPA控制角产生误差。根据虚拟信号注入法的基本原理,推导出由参数偏差引起的MTPA误差角表达式,对定子电阻和d轴电感偏差引起的MTPA误差角进行了理论分析和仿真研究。结果表明,在运行转速不是很低的情况下,由电阻偏差引起的误差角不大,d轴电感偏差是产生MTPA误差角的主要原因。

关键词：虚拟信号注入内置式永磁同步电动机最大转矩电流比控制误差分析

IPMSM空载损耗受电压变化影响的仿真分析

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晋中学院学报 2020年第3期37卷 80-84页

作者：张永平段小丽张翔宇郭英桂晋中学院机械学院山西晋中030619

内置式永磁同步电动机(IPMSM)以其损耗低、效率高、过载能力强、功率密度高、体积小等特点获得广泛应用.IPMSM定子电压的变化影响电机的许多性能参数,以细纱机配套的电机为例,通过建立电机在稳态下的定子电流、各类损耗、效率等相关参... 详细信息

内置式永磁同步电动机(IPMSM)以其损耗低、效率高、过载能力强、功率密度高、体积小等特点获得广泛应用.IPMSM定子电压的变化影响电机的许多性能参数,以细纱机配套的电机为例,通过建立电机在稳态下的定子电流、各类损耗、效率等相关参数的数学模型,应用MATLAB/Simulink环境下提供的丰富的电力系统仿真分析工具,实现电压变化对IPMSM空载损耗影响的仿真分析,仿真结果与理论分析和电机试验数据相吻合,为IPMSM的设计或参数的优化提供一定的参考.

关键词：内置式永磁同步电动机定子电压特性仿真

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非均匀气隙对永磁同步电动机弱磁能力的影响

电气技术 2018年第3期19卷 65-69页

作者：林传霖林珍福州大学电气工程与自动化学院福州350116

本文主要研究转子表面结构对内置式永磁同步电动机弱磁性能的影响。通过改变永磁同步电动机相邻两极之间的转子表面结构,确定不同的模型方案,利用有限元软件MAXWELL进行样机模型的建立与有限元仿真。结果表明,对转子结构进行优化可以改... 详细信息

本文主要研究转子表面结构对内置式永磁同步电动机弱磁性能的影响。通过改变永磁同步电动机相邻两极之间的转子表面结构,确定不同的模型方案,利用有限元软件MAXWELL进行样机模型的建立与有限元仿真。结果表明,对转子结构进行优化可以改变永磁电动机的计算极弧系数和电感参数,提升永磁同步电动机的弱磁性能。

关键词：内置式永磁同步电动机转子结构弱磁能力

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电动汽车用表贴式永磁游标电动机分析与设计

微特电机 2018年第2期46卷 11-14页

作者：单丰武陈红江西江铃集团新能源汽车有限公司南昌330008 潍坊光电创新创业服务中心潍坊261000

表贴式永磁游标电动机由于具有高转矩密度的特点,近年来受到越来越多的关注,已经成为新型电机领域研究最为热门的课题之一。然而,研究重点大多数集中于该电机在低速高转矩的应用领域,在高速领域的研究很少。分析并设计了一台应用于电动... 详细信息

表贴式永磁游标电动机由于具有高转矩密度的特点,近年来受到越来越多的关注,已经成为新型电机领域研究最为热门的课题之一。然而,研究重点大多数集中于该电机在低速高转矩的应用领域,在高速领域的研究很少。分析并设计了一台应用于电动车的12槽20极的表贴式永磁游标电动机,并与内置式永磁电动机Prius-2004的性能进行了对比,包括反电势、齿槽转矩、转矩、弱磁能力、损耗、效率。研究表明,在产生相同的直流铜耗条件下,表贴式永磁游标电动机较内置式永磁同步电动机转矩密度提升12%。此外,虽然表贴式永磁游标电动机采用了表贴式永磁体结构,该电机却具有较高的弱磁能力。

关键词：表贴式永磁游标电动机内置式永磁同步电动机电动汽车应用样机验证