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内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构对电机性能的影响分析

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电机与控制应用 2024年第2期51卷 103-112页

作者：李吉程王爱元王成敏殷世雄上海电机学院电气学院上海201306

为了研究不同转子拓扑结构对8极48槽内置式永磁同步电机(IPMSM)的电磁性能和噪声性能的影响,分别建立了单层无隔磁桥、单层有隔磁桥、双层无隔磁桥以及双层有隔磁桥转子拓扑结构的内置式永磁同步电机的有限元模型。除转子拓扑结构以外,... 详细信息

为了研究不同转子拓扑结构对8极48槽内置式永磁同步电机(IPMSM)的电磁性能和噪声性能的影响,分别建立了单层无隔磁桥、单层有隔磁桥、双层无隔磁桥以及双层有隔磁桥转子拓扑结构的内置式永磁同步电机的有限元模型。除转子拓扑结构以外,四种电机的定子拓扑结构、永磁体使用量等其它条件完全相同。首先,对电机电磁性能和噪声性能进行相关的理论分析。其次,建立四种电机的有限元模型,对四种电机的凸极率、输出转矩、转矩脉动以及空载反电势谐波畸变率等电磁性能进行比较分析,并对四种电机进行模态分析。最后,比较了四种电机的振动响应和噪声特性。结果表明,双层有隔磁桥转子结构的内置式永磁同步电机电磁性能最好,并且其噪声削弱效果也最好。

关键词：内置式永磁同步电机电磁性能径向电磁力密度电磁振动噪声有限元分析

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内置式永磁同步电机宽速域模糊滑模控制

电气传动 2024年

作者：王宇宁杨成顺黄宵宁南京工程学院电力工程学院

针对传统内置式永磁同步电机控制策略抗干扰性能较差、参数摄动和控制精度的问题，提出了基于超扭曲扰动观测器的模糊滑模控制策略，实现了内置式永磁同步电机的宽速域运行，同时进一步提高了转速跟踪精度和系统的抗干扰能力。首先，通... 详细信息

针对传统内置式永磁同步电机控制策略抗干扰性能较差、参数摄动和控制精度的问题，提出了基于超扭曲扰动观测器的模糊滑模控制策略，实现了内置式永磁同步电机的宽速域运行，同时进一步提高了转速跟踪精度和系统的抗干扰能力。首先，通过最大转矩电流比与梯度下降法弱磁控制相结合拓宽了调速范围。其次，基于超扭曲算法(STA)设计扰动观测器，提升了系统的抗干扰能力。同时，为了应对Backstepping算法中的微分膨胀问题，使用二阶滑模微分器对虚拟控制率作逼近处理。采用模糊逻辑系统对内置式永磁同步电机模型中的非线性部分进行逼近，降低电机参数摄动对控制性能的影响。最后，通过应用Lyapunov理论，验证了所提出的控制策略的稳定性。通过Mtalab/Simulink平台进行仿真，验证在所提控制策略下内置式永磁同步电机具有更优异的宽速域动态性能和鲁棒性。

关键词：电动汽车内置式永磁同步电机模糊控制扰动观测器

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内置式永磁同步电机的MTPA模型预测控制

计算机仿真 2024年第1期41卷 380-384页

作者：祝前越张兴华南京工业大学电气工程与控制科学学院江苏南京210009

提出一种内置式永磁同步电机(InteriorPermanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)的最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法。方法通过MTPA控制,建立了电机电磁转矩参考值与定子电流d、q轴分量之间的关系。在瞬态时,上述方法与传统的单矢量MPC相同,以d、q轴电流的跟踪误差作为代价函数,保持了传统的模型预测控制动态响应快的特点;在稳态时,采用双矢量MPC,减小了转矩脉动,改善了电机的稳态控制性能。仿真结果表明,与i_(d)=0的MPC相比,给出的控制策略动态响应快,稳态转矩脉动小,铜损耗低。

关键词：内置式永磁同步电机双矢量模型预测控制最大转矩电流比控制

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新型转子内置式永磁同步电机设计与优化

安徽理工大学学报(自然科学版) 2024年第2期 1-10页

作者：林涵邓天龙冯魏安徽理工大学电气与信息工程学院

目的为了提高车用内置式永磁同步电机运行性能，改善市面上常见车用“V”型内置式永磁同步电机谐波畸变，转矩脉动等问题。方法提出一种新型内置式永磁同步电机设计方法，结合车用内置式永磁同步电机设计指标与基本理论计算出电机主... 详细信息

目的为了提高车用内置式永磁同步电机运行性能，改善市面上常见车用“V”型内置式永磁同步电机谐波畸变，转矩脉动等问题。方法提出一种新型内置式永磁同步电机设计方法，结合车用内置式永磁同步电机设计指标与基本理论计算出电机主要尺寸，利用有限元仿真软件建立电机模型，分析了新型转子内置式永磁同步电机工况下的运行性能，并采用参数化扫描的方法对电机定转子开不同尺寸槽的齿槽转矩进行了研究，同时，为了提高电机的优化效果，对电机参数进行灵敏度分析，找出影响电机性能的主要变量，并进行分层多目标优化。结果仿真结果表明，新型转子内置式永磁同步电机在抑制反电势谐波畸变，削弱电机转矩脉动和减少电机损耗的方面要更加优秀；其次，通过在电机定转子上开辅助槽可以有效减小新型转子内置式永磁同步电机的齿槽转矩；最后，相比于电机的单层多目标优化，分层多目标优化可以获得更贴近实际使用需要的设计参数。结论所设计的新型转子内置式永磁同步电机要比“V”型内置式永磁同步电机更能满足目前新能源汽车内置式永磁同步电机高性能的要求，上述研究结果为车用内置式永磁同步电机的设计提供了参考依据。

关键词：内置式永磁同步电机多层永磁体齿槽转矩辅助槽分层多目标优化

基于ADRC的电动汽车内置式永磁同步电机控制策略

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大连工业大学学报 2024年第3期43卷 222-227页

作者：孔晓光栾兆宇沈阳化工大学信息工程学院辽宁沈阳110142

针对电动汽车内置式永磁同步电机在运行过程中存在转速响应差、超调量大和对外界抗干扰能力较低等一系列问题,提出了一种基于自抗扰控制(ADRC)的内置式永磁同步电机控制策略。自抗扰控制器不需要被控对象有精确的数学模型,将被控对象的... 详细信息

针对电动汽车内置式永磁同步电机在运行过程中存在转速响应差、超调量大和对外界抗干扰能力较低等一系列问题,提出了一种基于自抗扰控制(ADRC)的内置式永磁同步电机控制策略。自抗扰控制器不需要被控对象有精确的数学模型,将被控对象的所有不确定因素视为“未知扰动”,并对这些扰动进行实时补偿。在永磁同步电机控制系统的转速环中应用ADRC控制器取代传统的PI控制器,提高电机的控制精度和对外界的抗干扰能力。同时在内置式永磁同步电机控制系统中,在电机额定转速以下采用最大转矩电流比(MTPA)控制,在额定转速以上采用超前角弱磁的方法实现弱磁扩速。仿真结果表明,所提出控制策略是有效和可靠的。

关键词：内置式永磁同步电机自抗扰控制最大转矩电流比弱磁控制

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双极板设备用内置式永磁同步电机结构优化

重型机械 2024年第3期 83-89+94页

作者：孔令豪张芳萍齐永坤赵富强太原科技大学重型机械教育部工程研究中心

为了有效地提高永磁同步电机的转矩性能和降低齿槽转矩，选取48槽、8极的内置式永磁同步电机为例，在不改变转子径向半径的前提下，选取转子的关键参数作为优化参数，基于田口算法对内置式永磁同步电机进行多目标优化，在有效降低齿槽... 详细信息

为了有效地提高永磁同步电机的转矩性能和降低齿槽转矩，选取48槽、8极的内置式永磁同步电机为例，在不改变转子径向半径的前提下，选取转子的关键参数作为优化参数，基于田口算法对内置式永磁同步电机进行多目标优化，在有效降低齿槽转矩的基础上增大内置式永磁同步电机的转矩性能。在优化基础上，对空载运行、额定负载、最高转速3种永磁同步电机典型的运转工况进行有限元仿真。数据结果表明：齿槽转矩峰峰值从1.8 N·m降低至0.9 N·m,额定负载下的平均电磁转矩从73.17 N·m增长至77.12 N·m,最高转速运行下的平均电磁转矩从37.3 N·m增长值38.42 N·m,分别实现了提高永磁同步电机转矩性能和降低齿槽转矩的目标。

关键词：内置式永磁同步电机田口法多目标优化

内置式永磁同步电机不同转子拓扑结构的电磁性能及电磁振动噪声分析

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电机与控制学报 2023年第1期27卷 110-119页

作者：谢颖辛尉蔡蔚范伊杰哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

为了研究转子拓扑结构对内置式永磁同步电机(IPMSM)电磁性能以及电磁振动噪声的影响,以8极48槽永磁同步电机为例,根据设计指标,分别建立单层和双层永磁体两种内置式转子的永磁同步电机有限元模型,两个模型在定子、绕组、永磁体用量及轴... 详细信息

为了研究转子拓扑结构对内置式永磁同步电机(IPMSM)电磁性能以及电磁振动噪声的影响,以8极48槽永磁同步电机为例,根据设计指标,分别建立单层和双层永磁体两种内置式转子的永磁同步电机有限元模型,两个模型在定子、绕组、永磁体用量及轴向长度上完全一致。首先,从磁路结构的角度分析交直轴电感的区别,并分别对电机的交直轴电感参数、转矩波动、空载反电势及其谐波含量和输出外特性进行有限元分析比较。其次,根据麦克斯韦张量法推导出径向电磁力密度的解析表达式,并分别将两台电机的气隙磁密和径向电磁力密度及经过傅里叶分解后的谐波含量进行分析比较。最后,建立电机的三维有限元模型,计算定子铁心和定子组件径向模态的振型及固有频率,并对两台电机的电磁振动噪声特性进行仿真分析比较。结果表明,对于内置式永磁同步电机,在永磁体用量相同的情况下,双层永磁体比单层永磁体的转子结构具有更加良好的电磁特性及电磁振动噪声表现。

关键词：内置式永磁同步电机电磁性能径向电磁力密度模态分析电磁振动噪声有限元法

内置式永磁同步电机动态偏心故障下的轴电压解析分析和削弱

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电工技术学报 2022年第4期37卷 837-848页

作者：赵方伟王秀和赵文良孙玲玲彭博山东大学电气工程学院济南250061 山东大学机械工程学院济南250061

对于变频器驱动的内置式永磁同步电机,大多数研究集中于变频器共模电压对轴承电压的影响,忽略了磁路不平衡导致的轴电压。针对内置式永磁同步电机动态偏心故障下的轴电压,首先,运用解析法推导轴电压的表达式,分析轴电压的特征频率;其次... 详细信息

对于变频器驱动的内置式永磁同步电机,大多数研究集中于变频器共模电压对轴承电压的影响,忽略了磁路不平衡导致的轴电压。针对内置式永磁同步电机动态偏心故障下的轴电压,首先,运用解析法推导轴电压的表达式,分析轴电压的特征频率;其次,研究改变转子磁极的极弧系数削弱偏心轴电压的方法;最后,建立4极6槽、2极9槽、4极9槽、8极9槽在内的4台内置式永磁同步电机偏心轴电压模型,进行有限元验证。仿真结果表明,通过削弱固有轴电压分量可以削弱偏心轴电压,40%偏心度下4台电机削弱效果分别为59.05%、26.90%、43.31%、22.60%。

关键词：内置式永磁同步电机动态偏心特征频率轴电压

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内置式永磁同步电机低噪声控制策略研究

控制工程 2022年第1期29卷 83-90页

作者：马志林高梦迪刘从虎王楠宿州学院机械与电子工程学院安徽宿州234000

针对采用最大转矩电流比控制策略的内置式永磁同步电机,由于受到电流谐波的影响,导致其径向电磁力成分复杂和越来越突出的电机振动噪声问题,从考虑电流谐波影响的径向电磁力产生机理出发,提出一种基于谐振调节器的电机噪声抑制的方法。... 详细信息

针对采用最大转矩电流比控制策略的内置式永磁同步电机,由于受到电流谐波的影响,导致其径向电磁力成分复杂和越来越突出的电机振动噪声问题,从考虑电流谐波影响的径向电磁力产生机理出发,提出一种基于谐振调节器的电机噪声抑制的方法。该方法根据谐振调节器在特定谐振频率处的增益为无穷大,结合PI调节器可以较好地抑制电流谐波,削弱径向电磁力,降低内置式永磁同步电机的振动噪声。仿真实验结果表明,所提方法能够有效地削弱电磁径向力,降低电机振动噪声。

关键词：内置式永磁同步电机最大转矩电流比谐振调节器联合仿真振动噪声