永磁同步电机分数槽集中绕组磁动势

对单元电机的单个线圈、线圈组、相绕组和三相绕组的磁动势进行了分析。当定子槽数为奇数时,除3的整倍数之外其他极对数的磁动势都存在,其中与基波绕组系数相同、转向相反、幅值最大的谐波极对数仅与基波相差1对极。当定子槽数为偶数时,除偶数和3的整倍数之外其他极对数的磁动势都存在,其中与基波绕组系数相同、转向相反、幅值最大的谐波极对数仅与基波相差2或者4对极。电机内部还存在幅值较大的次谐波以及绕组系数与基波相同的高次谐波,它们会对电机造成不良影响。电机高速运行时,这些谐波磁动势产生的磁场会在永磁体内感应出涡流,产生损耗,造成永磁体温升增加,甚至去磁。     

分数槽集中绕组永磁同步电机的电感计算

在少槽多极的分数槽集中绕组永磁同步电机中,存在幅值较大的次谐波和与基波绕组系数相同的高次谐波,特别是存在与基波绕组系数相同、转向相反、幅值很大、极对数与基波相差仅几对极的谐波。使得电机的电枢反应谐波磁场很强,与之相对应的谐波漏抗很大,电机的总漏电感很大,其基波励磁电感与传统短距分布绕组电机相比小很多。一般情况下,漏电感都比励磁电感还大。在对电机磁路进行理想假定的条件下,针对不同槽极数组合的单元电机,推导出该类电机电感参数的计算公式。其中,电枢反应基波励磁电感计算公式与传统的交流绕组相同,而电枢反应总电感和谐波漏电感计算不同于传统的交流绕组。     

典型分数槽集中绕组永磁同步电机研究分析

永磁同步电机具有高效率、高功率密度、运行范围宽等优点,广泛应用于家用电器和工业设备领域。12S8P与9S8P是典型的分数槽集中绕组永磁同步电机,本文通过理论分析和电磁有限元仿真,对比两种电机的性能、转矩脉动以及激振力的特点,从而为不同领域中永磁电机槽极配合的选择提供支持。     

分数槽集中绕组嵌入式永磁同步电机设计

分析了一类极槽数相近的分数槽集中绕组嵌入式永磁同步(FCW—IPM)电机的极槽数配合选择依据,基于二维有限元法对该类电机的气隙磁场分布、反电动势、稳态转矩、定位力矩等电磁特性进行了计算和分析。提出了一种交直轴电流全解耦与冻结磁导率相结合的方法,详细分析了交叉耦合及定转子相对位置变化对电机交直轴电感的影响规律。设计并制造了一台额定功率为10kW的样机,样机实验结果验证了设计方法和理论分析的正确性,为该类电机在混合动力汽车驱动领域的进一步应用奠定了基础。     

分数槽集中绕组永磁交流伺服电机定子磁动势及绕组系数分析

本文根据绕组电流产生磁动势的基本原理,使用Matlab软件对典型常用的几种分数槽集中绕组单元电机的定子磁势进行傅里叶级数展开,得到分数槽集中绕组磁势各次谐波的频谱图。通过对频谱的分析,得到分数槽集中绕组永磁交流伺服电机定子磁势的谐波分布规律。在磁势谐波频谱的基础上分析了分数槽集中绕组的绕组系数,得到了绕组系数分布规律及绕组系数表。为分析解决分数槽集中绕组永磁交流伺服电机其它问题打下基础,为电机的设计提供依据。     

改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机铁耗的影响

为研究改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机中铁耗的影响,针对定子槽提出了两组研究方案.在8极9槽永磁电机的基础上使用有限元软件,搭建了保证定子槽数不变仅增加定子槽宽整数倍和不改变每个定子槽尺寸仅增加定子槽数的两组电机.介绍了铁耗计算原理并通过仿真对比了两组电机谐波含量、定子轭部磁通密度和在不同转速下的铁耗与永磁...     

基于分数槽集中绕组永磁电机的绕组磁动势谐波优化

针对分数槽集中绕组的绕组磁动势谐波含量大的问题,本文基于12槽10极的槽极比模型,采用不等槽深结构对电机的绕组磁动势谐波进行优化。本文探究了不等槽深结构的不等槽深值对12槽10极单双层绕组磁动势的工作谐波和其他谐波的影响以及采用不等槽深结构对电机转子损耗的影响。通过仿真计算验证不等槽深结构对绕组磁动势的谐波削弱效果,并根据其对工作谐波和其他谐波的影响选择合适的不等槽深值。     

分数槽集中绕组定子磁动势的分解

介绍了单元电机的基本概念。以12槽双层的分数槽集中绕组为例,给出绕线原则,并在不确定单元电机极对数的情况下,用交流电机绕组理论、函数的傅里叶级数展开两种方法,从一个线圈、一组线圈、一相绕组到三相绕组详细推导了分数槽集中绕组各次谐波的绕组因数和磁动势,得出了分数槽集中绕组的一般特点和普遍规律。最后指出转子极对数接近但不等于定子槽数的一半是采用分数槽集中绕组的永磁电机的最佳选择。     

分数槽集中绕组永磁交流伺服电动机不平衡磁拉力分析

研究表明分数槽集中绕组永磁交流伺服电动机存在一种内在的不平衡磁拉力,本文从工程实际出发,首先对电机静态不平衡磁拉力进行分析,得到静态不平衡磁拉力的相关结果,采用有限元计算方法对结果进行了验证,证明了这种解析方法的适用性,之后对电机负载时的动态不平衡磁拉力进行了分析。     

分数槽永磁同步电机气隙磁场的分析与噪声抑制

运用解析的方法推导了分数槽永磁同步电机气隙磁场的解析表达式,分析了空载气隙磁场的谐波次数与频率的分布特性,通过推导得出,在单元电机定子槽数为奇数及偶数时,谐波分布的次数不同。同时对一台盘式电机进行电磁噪声计算及抑制方法研究,分析了计算极弧因数、定子槽深与总气隙长度的比值等参数,对噪声抑制的作用。     

不同定子模块化结构对分数槽永磁电机性能的影响

在分数槽集中绕组(FSCW)永磁电机的基础上进行了定子模块化改造,设计了四种不同的定子模块化结构,包括非隔磁类(T型、齿轭分离型)、隔磁类(E型、C型),以及缠绕齿和非缠绕齿不同时带齿尖的两种新型齿尖结构。建立相应的有限元电机模型,研究探讨了定子模块化类型与齿尖结构对FSCW永磁电机性能的影响。仿真结果表明模块化结构永磁电机选取合适的定子间隙可降低齿槽转矩。12槽10极电机采用的缠绕齿带齿尖结构可提高电机性能。     

基于EKF PMSM定子磁链和转速观测直接转矩控制

针对传统直接转矩控制中存在电流、磁链和转矩脉动较大、及速度传感器的使用降低了系统可靠性、增加了系统成本等问题,提出基于扩展卡尔曼滤波器同时进行定子磁链和转速观测,实现了表面式永磁同步电动机无传感器直接转矩控制.该方法保持了直接转矩控制固有的转矩响应快和系统鲁棒性强的优点,降低了磁链和转矩脉动,并对电动机参数变化、负载扰动具有较强的鲁棒性,有效地改善了系统的动、静态运行性能,实验验证了该方法的可行性和有效性.     

基于改进磁链观测器的PMSM转子位置估计方法

针对传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统低速运行磁链观测不精确、转子位置估计存在相位延迟等问题,设计了适用于全速度域的磁链观测器,并利用锁相环(PLL)技术改进了传统转子位置估计方法。提出了基于PI控制器的多模型组合磁链观测器,实现了电阻在线估计和直流偏移补偿;利用锁相环技术设计了基于复变陷波器的转子位置估计结构;最后,通过仿真和实验证明了提出的新型PLL结构能够有效地滤除观测反电势中的谐波成分,提高了转子位置估计精度。     

一种永磁同步电机谐波抑制的工程化方法

提出了一种抑制永磁同步电机电流谐波的工程化方法。对相电流谐波进行坐标变换和低通滤波,提取出其中5次、7次谐波的直流分量,求解高次谐波稳态电压方程,再通过坐标反变换计算出电压谐波补偿量,最后注入PARK逆变换输出电压中作为SVPWM计算单元输入,可以抑制相电流中的5次、7次谐波。试验结果证明所提工程化方法是可行和有效的。     

永磁同步电机直接转矩控制中定子磁链的分析

针对交轴电感大于直轴电感(Lq＞Ld)的凸极永磁同步电机转矩表达式的特点,得出了为了保证电磁转矩和负载角变化趋势一致时必须保证定子磁链给定幅值限制在一定的范围内,以及在基速运行范围内如何来改变定子磁链给定幅值达到最大转矩/磁链(MPTF)运行的目的,从而达到提高系统运行的效率,仿真结果表明采用基于MPTF的直接转矩调速系统较传统的直接转矩调速系统效率大为提高.     

基于定子磁链定向的永磁同步电机无差拍直接转矩和磁通控制策略

为提高传统无差拍直接转矩和磁通控制策略DB-DTFC)的动态响应稳定性、鲁棒性与计算效率,并降低电磁转矩和定子电流波动,以平面坐标系为基础,推导了基于定子的电磁转矩耦合数学模型,提出了改进型DB-DTFC控制策略的基本原理,并基于定子电压坐标系统和扭矩通量坐标系统,设计了一种新型图形分析方法和通用解决方法,并运用试验分析对比了DB-DTFC策略和改进型DB-DTFC策略的系统稳定性。试验结果表明,改进型DB-DTFC策略的相电流值、电磁转矩波动均低于DB-DTFC策略,且计算执行时间比DB-DTFC策略提升了50%,能够有效降低电磁转矩和定子电流波动,提升电机控制计算效率,提高电机动态响应稳定性,增强系统鲁棒性。     

基于改进UKF滤波的永磁同步电动机矢量控制

针对普通UKF在永磁同步电动机速度估计中存在对模型不确定性的鲁棒性差、对突变状态的跟踪能力低和收敛速度慢等问题,结合强跟踪滤波器对UKF滤波进行改进,引入时变渐消因子在线自适应调整增益矩阵和状态预测误差协方差矩阵,实现残差序列正交或近似正交,强迫UKF滤波保持对实际状态的快速跟踪.将该算法在永磁同步电动机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究.试验结果与统计分析表明,相对与普通UKF,基于改进UKF滤波的永磁同步电动机转子速度及角度估计更准确,误差更小,跟踪速度更快,鲁棒性更好.     

基于QFT的永磁同步电机伺服系统PID控制器的设计

针对永磁同步电机(PMSM)伺服系统在运行过程中因转动惯量变化而带来负面影响的问题,提出了基于定量反馈理论(QFT)的PID控制器的设计方法。通过将转动惯量视为参数变化量,从而获得了被控对象的不确定性模型,然后设计性能指标,运用QFT,在Nichols图上合成了PID型控制器。仿真和试验结果表明,所提方法有效改善了PMSM伺服系统转动惯量变化带来的影响,提升了系统的鲁棒性。最后,通过与PI控制器的对比表明了其优异性。     

基于永磁磁链在线辨识的永磁同步电机无速度传感器控制

在无速度传感器控制条件下,研究了基于MRAS的永磁同步电机永磁磁链在线辨识系统。仅辨识速度和永磁磁链两个参数,使得辨识模型满秩,避免了出现设置不同初值获得不同永磁磁链辨识值的问题,确保了参数估计的收敛性和唯一性。分析了欠秩问题的本质,分别推导了速度和永磁磁链的辨识自适应律。仿真结果表明:该控制系统在转速和负载突变下均能准确跟踪转子的速度,具有良好的鲁棒性和动态性能,同时降低了系统参数敏感性。     

永磁同步电动机定子磁链观测方法研究

定子磁链的准确观测是直接转矩控制系统的重要环节之一.定子磁链的观测,一方面影响着空间电压矢量的选择,即可能由于观测误差无法准确判定磁链所在的扇区;另一方面它可能造成控制策略失误,影响转矩的观测结果,所以定子磁链的准确观测和有效控制,对于提高直接转矩控制系统的性能有着重要的意义.将磁链反电势积分法和电流模型观测方法联合起来,构成一适用于全速范围内的闭环磁链观测器,从而有效确保了定子磁链的准确观测.