考虑交叉饱和影响的永磁同步电机稳态参数有限元分析

针对永磁电机相关控制策略及性能计算均需要准确地得到电感和磁链等稳态参数,而它们又受交叉饱和效应影响严重,常规方法无法准确计算的问题,以有限元为工具,分析了计算永磁磁链和直轴、交轴电枢反应电感的不同方法。研究了交叉饱和效应对永磁电机的直轴、交轴电枢反应电感的影响,提出由于交叉饱和效应导致的直轴交轴存在互感,以及直轴上的永磁磁势产生交轴磁通的问题。采用冻结单元磁导率的方法,将非线性场线性化,计算得到了稳态参数随直轴、交轴电流变化的趋势。通过对比,使用计算得到的稳态参数仿真结果和实际测试结果,在空载与负载条件下的吻合很好,证明了使用冻结磁导率法计算参数是可靠的。     

基于ANSYS的永磁同步电机场路结合电磁设计方法

提出了一种基于ANSYS Maxwell 2D的永磁同步电机(PMSM)场路结合电磁设计方法。通过ANSYS Maxwell 2D软件分析计算得出PMSM 2D理想电机模型的空载励磁电动势、负载时的励磁电动势、直轴同步电抗和交轴同步电抗参数,并以此修正基于电路和磁路的电磁设计程序中用来计算空载励磁电动势、负载时的励磁电动势、直轴同步电抗和交轴同步电抗参数的校正系数,从而使得PMSM的设计结果更加准确。通过该方法设计了PMSM并进行了试验。试验结果验证了该设计方法的正确性。     

内置U型永磁电机电抗参数研究

电枢反应电抗是永磁电机设计中的重要参数。本文首先用等效交直轴法和保存磁导率法对内置U型转子结构永磁电机进行了电抗参数的计算。然后,在不考虑交叉饱和及考虑交叉饱和的情况下,对内置U型转子结构永磁电机的电抗进行了实验测试,并将不同计算方法下的电抗计算值与测试值进行了分析比较,得出计算值与测试值的差异。最后提出一种新的转子磁路结构,该结构能进一步减小内置U型永磁电机的电抗,提高电机的凸极率。     

自起动永磁电机电抗参数的测试

自起动永磁同步电机的电抗参数是电机设计及实际运行性能的关键参数。分析了用直接负载法测试永磁电机电抗参数的原理及功角测试方法;为了测试永磁电机参数和性能,建立了测试平台,在该测试平台上对永磁电机的性能进行测试,通过数据处理和计算得到交轴电抗参数;并用空载试验测试了直轴电抗参数。对测试结果以及存在测试误差的原因进行了分析。     

永磁同步电动机电枢反应电抗计算方法研究与测试差异分析

永磁同步电动机的电枢反应电抗参数不仅关系到电机性能的好坏,还与伺服系统的控制精度密切相关,本文基于有限元法研究永磁同步电动机电抗的计算方法,重点研究交叉饱和对电机电抗的影响规律。首先计算不考虑交叉饱和时的电枢反应电抗,然后把矢量法和保存磁导率法相结合,在考虑直、交轴磁路的交叉饱情况下计算电枢反应磁场,从而得到直、交轴电枢反应电抗随电机内功率因数角的变化曲线,最后通过迭代确定直、交轴电流值和直、交轴电枢反应电抗。通过对表面式和内置式永磁电机电枢反应电抗计算,研究不同转子结构下交叉饱和对电枢反应电抗的影响规律,并分析了产生这种影响的原因。最终对直、交轴电枢反应电抗的计算值和测试值进行对比并得出几条重要的结论。     

计及磁饱和的车用永磁同步电机MTPA控制技术

永磁同步电机具有较高的效率和功率密度,在电动汽车驱动系统中广泛应用。电机的d、q轴电感是设计控制系统的重要参数,但重载情况下受磁饱和及交叉饱和影响严重。传统控制技术忽略磁饱和效应,导致转矩控制的精确性不足。采用有限元法分析电机负载时的磁饱和情况,计算考虑磁饱和及交叉饱和的d、q轴电感参数。以此为基础,拟合d、q轴电感和电流关系。设计计及磁饱和的最大转矩电流比MTPA(maximum torque per ampere)控制,使d、q轴参考电流计算中使用的电感随电机电流变化。通过对比,证明计及磁饱和的MTPA控制能够实现输出转矩的精确控制,提高永磁同步电机的动态响应性能。     

电动汽车驱动用内置式永磁同步电机直交轴电感参数计算与实验研究

准确计算电动汽车驱动用内置式永磁同步电机工作点电感参数Ld、Lq,对电机性能的预判以及高精度控制非常关键.驱动用内置式永磁同步电机转子上无自起动笼型条,有限元带载起动计算困难,本文通过确定带额定负载起动时转子初始位置,实现了30kW样机有限元带额定负载起动以及负载饱和磁场计算,为样机负载工作点电感参数准确求解提供计算基础.在永磁同步电机电感计算理论的基础上,分别采用忽略交叉饱和影响的有限元法以及冻结磁导率法计算了样机电感参数.并对30kW样机电感参数采用静态交流实验法进行了实验测量.通过对比,忽略交叉饱和影响的电感参数计算值与静态实测电感值相吻合,采用冻结磁导率法计算的q轴电感值比静态实测q轴电感值减小了20.5％,冻结磁导率法计算的d轴电感值比静态实测d轴电感值增大了38.1％.说明忽略交叉饱和影响有限元法可以准确计算样机的静态不饱和电感参数,但负载时样机磁路交叉饱和效应严重,此时采用考虑交叉饱和影响的冻结磁导率法计算样机电感参数更为准确.     

电动汽车用永磁同步电动机饱和电抗参数计算

针对电动汽车用永磁同步电动机饱和电抗参数难于准确计算的问题,提出了采用基于修正相对磁导率的饱和电抗参数计算方法。本文以一台10kW的电动汽车用永磁同步电动机为研究对象,通过建立二维静态场数学模型,计算永磁电动机的电抗参数随电流变化的曲线和电动机额定负载时的同步电抗值。计算结果表明这种计算方法可以充分考虑磁场的非线性以及交直轴的耦合作用,通过该方法计算的永磁同步电动机饱和电抗参数为电动机本体的电磁计算以及电动机驱动系统的设计提供重要的参考依据。     

永磁同步电动机电抗值的计算及其对性能的影响

对永磁同步电动机稳态电抗值的3种计算方法进行了分析和比较,确认用“负载法”计算最为精确,结合样机实测数据,讨论了电抗值对永磁电动机性能的影响,提出了电抗参数设计的最佳值。     

变频调速永磁同步电机电抗参数的研究

电抗参数是电机性能分析和优化设计的重要依据。作为调速系统的核心元件时，永磁电机电抗参数的准确计算对控制算法的实现以及系统性能的优劣都有重要的影响。本提苗了一种基于二维时变电磁场的参数计算的新方法，综合考虑了交直轴磁路的饱和、交叉饱和对电抗参数的影响，同时对不同工况下的参数也进行了详细分析，并对有关计算结果进行了试验验证。     

稀土永磁单相同步电动机的稳态运行分析

研究了稀土永磁单相同步电动机的稳态运行时的相量图，对相量计算结果进行了分析，了电机直轴电驱反应的性质问题。     

一种高性能调速永磁同步电动机的设计

运用简化的等效磁路与同步电动机相量图相结合的方法,提出了表面式磁钢结构永磁同步电动机设计思路,并给出了设计程序流程图。对设计过程中两个重要参数———定子漏抗和电枢反应电抗进行了深入的分析计算,并用一台27.5kW永磁同步电动机的试验数据验证了该方法的可行性。     

潜油电机端部漏抗的分析与计算

为准确计算潜油电机定、转子端部漏抗，基于三维有限元法，在充分考虑定转子隔磁段影响的前提下，提出了潜油电机定转子端部漏抗标么值的计算方法，并与传统异步电动机设计方法相比较。该计算方法物理模型简单，得到的潜油电机工作性能更符合实验数据，有效提高了设计准确度。     

基于有限元的永磁无刷直流电动机铁耗分析与计算

建立了基于Bertotti铁耗分离理论,全面考虑交变磁化条件和旋转磁化条件下的永磁无刷直流电动机的铁耗计算模型。通过结合时步有限元方法,精确计算出了一台30 kW、4极3相表贴式永磁无刷直流电动机在额定转速为8 000 r/min时的定子铁心损耗。相较于传统的铁耗计算经验公式,本模型提高了永磁无刷直流电动机铁耗计算的精度和准确度,对电机的优化设计具有指导意义,有较好的工程应用价值。     

永磁电机铁心损耗的时步有限元时空离散策略

永磁同步电机运行时铁心损耗分布不均匀,在利用时步有限元进行计算时,空间离散密度的选取将对其计算精度造成影响。因此,首先利用时步有限元方法求得电机铁心中损耗的分布曲面,在此基础上通过插值计算的方法对该曲面不同离散情况下的误差进行预测分析,得出损耗误差随离散密度的变化规律,并针对转子涡流损耗计算中高次谐波所产生的混叠现象,对时间步长的选取进行了相关讨论;最后通过对比一台55kW永磁同步电机的仿真与实测结果,验证了该方法的合理性。     

混合永磁记忆电机特性分析和实验研究

提出一种混合永磁可变磁通记忆电机,研究了永磁体不同磁化状态下的静态特性。基于有限元法,对施加不同去磁电流时的电机磁场分布进行了分析,并观察永磁体内的磁密变化,计算了不同永磁磁化状态下的气隙磁密、永磁磁链、反电动势及每极气隙磁通等电机主要参数。制作一台样机,并进行实验研究,实验结果与有限元计算结果吻合较好。研究表明,永磁体的充磁比去磁要困难,当磁化电流为2倍的定子额定电流时,能将磁体去磁90％,而仅能充磁到饱和时的30％：与基本结构记忆电机相比,该混合永磁记忆电机具有更高的气隙磁密。该类电机在宽调速驱动系统中具有应用前景。     

基于电机叠压异性转子磁路及参数性能的分析

提出了一种新型组合式转子同步电机,目的是解决轴向叠片各向异性转子电机的振荡和异步运行问题。对电机的结构和参数计算进行了介绍,并在简化分析基础上推导了新电机的交、直轴电抗和空载电势计算公式。系统介绍了电机的磁场、参数及性能的分析计算方法及其数值实施过程,并结合实例对电机的结构、参数和性能进行较为详细的分析和讨论。     

中小型电机定子侧结构件对损耗影响的时步有限元分析及降耗措施

为研究定子侧扣片槽、扣片、压圈以及机座4种结构件对电机损耗的影响,建立了计及上述结构件的交流电机时步有限元完整计算模型,并针对铸铝机座模型,利用稳态有限元与截断法确定其人工外边界。利用所建立模型系统研究了以下内容：1）扣片槽对不同极数电机损耗的影响程度;2）不同电阻率材料的扣片和压圈对电机损耗的影响;3）铸铁、铸铝及铸钢机座对电机损耗的影响。进一步针对定子侧结构件提出了相应降耗措施,并以一台Y132S．4、5．5kW异步电机为例,对比计算其采取降耗措施后的损耗变化情况,结果显示,采用降耗措施后空载损耗降低约16w,约占额定输出功率的0．3％。研究成果可为超高效电机研制过程中如何降低定子侧结构件中的损耗提供理论与技术支持。     

永磁体和气隙对双凸极永磁电动机转矩脉动的影响

新型双凸极永磁电动机(DSPM)的定子和转子均为双凸极结构,电动机内有显著的边缘效应和局部饱和现象。转矩特性(包括输出转矩和转矩脉动)是电机设计和控制过程中非常重要的研究对象。从电动机永磁体的大小和气隙的厚度等方面研究,找出了永磁体尺寸和气隙厚度等因素对电机转矩脉动的影响。通过计算比较,得出了能使电动机转矩脉动较小的永磁体尺寸和气隙厚度。研究对该类电动机的设计有一定的借鉴意义。     

3/3相双绕组发电机系统的等效电路模型

整流桥的存在使3／3相双绕组发电机系统成为非线性系统，发电机始终处于非对称运行状态，为了对此进行解析分析，将3／3相双绕组发电机的d,q轴变量分解为低频分量和高频分量分别加以处理，忽略转子回路电阻对高频电流和阻尼绕组对低频分量的作用，在d,q轴超瞬变电抗近似相等的条件下，分别建立了3／3相双绕组发电机系统从整流绕组侧和交流绕组观察的等效电路模型，给出了模型中等效发电机的Park程，稳态运行矢量图及相应稳态量的计算方法，该模型可用于系统稳态和似稳态过程的分析计算。