摘要：针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的非线性控制问题,设计了一个改进型永磁同步自抗扰-无源控制系统。根据电机的能量平衡原理,建立永磁同步电机的端口受控哈密顿(PCH)系统,利用互联、阻尼配置的方法取得反馈控制律,采用最大转矩/电流(MTPA)控制原理确定系统平衡点,从而设计了电流无源控制器。同时引入自抗扰控制进行转速调节,根据跟踪-观测-补偿的原理,对内置式永磁同步电机内外扰动进行补偿。分析不同参数下系统性能,通过不同控制器的仿真与实验结果对比,证明该系统可有效地减少超调,提高系统响应速度,具有很好抗干扰能力。

摘要：针对电动汽车用内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)参数变化范围较大的问题,提出了一种基于改进型模糊逻辑控制器(fuzzy logic controller,FLC)的弱磁控制系统。针对电感参数变化,系统实时根据负载及速度调节d-q轴矢量电流,以保证调节后的电流矢量更符合电机实际参数。建立了50 kW电动汽车用内置式永磁同步样机的系统仿真模型,并开发了基于TMS28335 DSP的IPMSM弱磁系统的控制平台。实验结果表明,所提控制策略有效的提高了电动汽车用永磁同步电机参数变化时的转矩输出能力和系统效率。

摘要：针对无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,提出一种可实现在宽调速范围获取准确转子位置信息的混合观测方案。设计基于扩展反电动势模型的滑模观测器,对高频信号注入的滤波器和软件锁相环进行研究,并给出混合观测器的切换控制方法,以保证切换过程锁相环跟踪的同步性。针对无传感器IPMSM系统起动困难的问题,研究了一种初始位置估计方法,先注入高频信号检测磁极位置,再注入脉冲电压矢量来判断极性。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制系统验证了该控制策略的有效性。

摘要：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。

摘要：有限集模型预测控制(FCS-MPC)在内置式永磁同步电机驱动系统中应用越来越多,但在无位置传感器运行场合仍存在依赖参数、传统位置观测方法不易实现等问题。为此,提出一种无位置传感器自适应集总电动势模型预测控制(SALE-MPC)方案,利用FCS-MPC不使用调制器的离散开关控制产生的固有激励,实现永磁同步电机包括零速在内宽速度范围的位置观测以及初始极性判断。提出的自适应集总电动势预测模型无需电机参数,降低了系统参数敏感性。而FCS-MPC固有激励的利用替代了传统高频信号注入,对基本控制的干扰小,且无需复杂的信号处理和滤波器设计。理论分析和实验结果均证明了该方法的有效性。

摘要：针对现有内置式永磁同步电机(IPMSM)转子初始位置估计方法设计复杂与计算量大的问题,提出了基于旋转高频信号注入和傅氏算法的改进方法。使用移相和傅氏算法从响应电流中提取转子位置初步估算值,利用磁路饱和特性获得转子磁极方向,综合其结果得到转子初始位置,并对死区效应等非线性因素对该方法的影响进行了分析。在此基础上提出使用移位代替移相滤波器(通过选择适当的PMW频率和注入信号频率)、平均滤波等方法改进算法实现。在实验平台上完成验证实验,实验结果表明本文提出的方法能够快速且准确地估算出IPMSM转子初始位置(误差小于6°电角度),并且该方法相比传统方法更容易实施、计算量更小,适合工程应用。

摘要：为有效改善永磁同步电机的转矩输出能力和弱磁扩速能力,将双层磁钢结构用于电动车辆用内置式永磁同步电机中,在不增加转子径向尺寸的前提下放置更多的永磁体,从而提高了永磁体工作点和电机凸极率。同时,以提高电机输出转矩性能和增强电机弱磁扩速能力为优化目标,以双层磁钢磁极结构参数为优化变量,基于Taguchi法实现了内置式永磁同步电机转子磁极结构的多目标优化设计,在有效抑制电机电磁转矩波动的同时扩大了电机转速运行范围。在此基础上,对空载运行、额定负载运行、最大转矩运行、最高转速运行等4种电动车辆用内置式永磁同步电机典型工况进行了有限元仿真分析。结果表明:通过优化磁极结构,电机最大转矩点和最高转速点的电磁转矩平均值分别达到164.18 N·m和34.81 N·m,均高于设计要求,最大转矩点和最高转速点性能得到了提升,验证了所提双层磁钢结构和优化设计方案的有效性。

摘要：为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制性能,研究一种基于反电动势模型的正交锁相环转子位置观测器。在建立扩展反电动势模型滑模观测器基础上,采用对反电动势归一化的正交锁相环来获得转子位置信息,以降低噪声影响,并降低参数设计复杂性,通过分析观测器动态响应及抗负载扰动能力,采用极点配置方式设计观测器参数。在分析定子电流畸变对位置观测器负面影响基础上,采用一种饱和函数方式对死区效应进行补偿,以减小位置观测误差。对IPMSM无位置传感器矢量控制系统进行了实验,结果验证了该控制策略的有效性。

摘要：针对电动汽车驱动电机既要满足低速区大转矩输出,同时又要满足高速恒功率区宽弱磁调速范围的特殊需求,提出采用V型转子磁路结构的内置式永磁同步电机作为驱动电机;通过对影响这种结构电机运行特性的主要参数理论分析表明:提高内置式永磁同步电机交轴电感Lq参数值,不仅有利于提高电机恒功区弱磁扩速范围,而且同时也满足低速区的大转矩输出要求。同时,采用这种结构设计了30 kw电动汽车驱动用内置式永磁同步电机,结合有限元对样机主要性能进行了电磁场计算;并对样机进行了参数实验、空载实验、负载实验。通过对比分析,样机实验测试结果与设计计算值、电磁场仿真计算结果相吻合,表明所研究V型内置式永磁同步电机结构及提高电机交轴电感Lq参数的设计方法是一种能够满足电动汽车驱动电机输出特性需求的有效方法。

摘要：针对内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)直接转矩控制中转矩和磁链脉动强烈的现象,提出了一种基于高频辅助信号注入的IPMSM最大转矩电流比(maximum torqueper ampere,MTPA)在线控制方法。在定子电流矢量角上叠加一个高频正弦信号,使得电机的机械功率响应中含有转矩变化信息的信号。通过数字信号处理提取出相应的功率信号,再采用PI控制器锁定最优矢量角,从而实现在线MTPA控制。通过设计高频电流控制器,提高了在线MTPA控制性能。仿真分析和试验结果表明:该控制法提高了系统的动态响应速度和稳态精度。