摘要：在电机生产加工过程中引起的尺寸和形位公差、安装误差、材料属性偏差等噪声因子,造成了批量生产的电机间的转矩脉动特性分散,进而影响高精度永磁同步电机系统控制性能的一致性。为保证高精度场合用永磁同步电机的转矩脉动特性具有良好的稳健性,采用田口稳健设计方法,选取的噪声因子包括磁钢的周向安装位置、充磁角度、剩磁大小的误差、气隙加工误差、转子静态和动态偏心以及传感器安装误差等,通过优化磁钢、齿槽、气隙等电磁设计参数的名义尺寸,达到降低转矩脉动系数的均值和分散区间的目的。对比分析了稳健设计、正弦反电势设计和均匀气隙设计3种方案,结果表明,在相同噪声因子的影响下,与另两种设计方案相比,采用稳健设计方案,转矩脉动系数的均值和均方差显著降低。以转矩脉动系数作为优化目标,有效地满足了转矩脉动和平均转矩的多目标优化要求。

摘要：以横向叠片转子同步磁阻电机(TLR-Syn RM)为研究对象,提出了一种绝缘磁障渐变型转子结构。首先,在保证各层绝缘磁障直线段与圆弧曲线段宽度相等的条件下,分析绝缘磁障"渐变"的几何特征,推导出在较小转矩脉动下,各结构参数间所满足的解析表达式。其次,在解析法所设计的初始电机模型基础上,结合有限元法和二维等高线分析法获得结构参数与转矩脉动的函数关系,为采用Taguchi法的水准选取提供可靠依据。再次,利用Taguchi法建立正交表、设计正交试验,优化调整电机结构参数,寻求低转矩脉动的最优解。最后,根据所提出的方案设计并研制了实验样机,仿真和样机试验表明,该绝缘磁障渐变型转子结构可以有效地抑制电机的高转矩脉动,验证了优化设计方案的可行性。

摘要：为抑制再制造永磁同步电机的转矩脉动,提出了单一极内偏心槽、组合偏心槽、磁桥优化的递进再设计方法。以车用JEEMC01003B型永磁同步电机为研究对象,解析了单一极内偏心槽和组合偏心槽对齿槽转矩和谐波转矩的影响。在此基础上进行了磁桥再设计,综合优化了转矩脉动。研究结果表明:与原电机相比,再制造电机的转矩脉动减小了3%,平均转矩增大了0.2N·m,齿槽转矩减小了6%,铁耗减少了4.7W/kg,磁密畸变率降低了5.6%,效率提高至97.60%,电机性能明显得到提升。

摘要：以轮毂电机为动力的四轮独立驱动电动车是电动车未来的发展方向之一。开关磁阻(switched reluctance)电机因为输出扭矩大,性能可靠等特点而成为较理想的驱动电机。针对SR电机输出转矩脉动大,影响电动汽车运行的舒适性和操纵稳定性的问题,深入分析了SR电机转矩脉动产生的原因,提出了相应的优化设计方案,并采用粒子群算法对设计参数进行了优化。研究结果表明:经改进设计以后,在激励电流为10 A时,SR电机的转矩脉动减少了21.42%;在激励电流为20 A时,转矩脉动减少24.32%,对改善四轮独立驱动电动汽车的舒适性和操纵稳定性具有重要意义。

摘要：针对内置式永磁同步电机转矩脉动大、转子结构复杂优化设计困难的问题,提出一种新型不对称转子结构,该转子结构相邻磁极的极弧系数不同,使得相邻磁极产生转矩脉动相位相反,从而实现对转矩脉动的抑制。首先,从理论上推导了不对称转子结构极弧系数与转矩脉动幅值、相位的关系,并根据理论总结出低转矩脉动不对称型内置式转子结构的设计原则。其次,根据总结的设计原则,设计一台30 kW电动汽车用不对称内置式转子电机并与原样机进行对比分析,对电机的电磁性能进行全面的比较评估。结果表明新型不对称转子结构在不明显影响其他主要电磁性能、不增加电机成本的同时能够有效抑制转矩脉动,转矩脉动下降29.4%。最后,制作通过样机试验验证了理论分析以及仿真的有效性,为内置式永磁同步电机转矩性能的提升提供理论支持。

摘要：针对开关磁阻电机双凸极结构和磁路饱和非线性导致开关磁阻电机转矩脉动大的问题,本文基于一种新型的数据驱动控制方法—–自抗扰迭代学习控制,将开关磁阻电机看成是空间重复运动对象,设计空间迭代域补偿机制用于抑制电机非线性特性所带来的换相转矩脉动,提出了基于空间域扩张状态扰动补偿机制的转矩分配控制策略.在无法精确获取电机非线性模型的情形下,设计了非线性转矩补偿器和电流控制器对各相电流进行精确补偿和精确跟踪控制.仿真研究表明,基于自抗扰迭代学习的控制策略能显著快速地抑制开关磁阻电机的转矩脉动,可望在开关磁阻电机的实际应用中发挥作用.

摘要：针对方波驱动的无刷直流电机普遍存在的换相转矩脉动较大的问题,提出了一种基于准Z源网络抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动的方法。在三相桥臂前级增加准Z源网络,换相期间由准Z源网络调整直流母线电压,使电机关断相电流下降速率与开通相电流上升速率相等,从而有效抑制换相转矩脉动。分析了换相转矩脉动产生的原因,详细介绍了通过增加前级功率变换电路抑制换相转矩脉动的电路拓扑与控制算法。仿真及实验结果表明,该方法能够有效抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动,如采用合适的电路参数,仿真模型中转矩脉动可减少到平均转矩的4.6%以下,实际设计的系统实验可将转矩脉动抑制在平均转矩的12%以下。

摘要：针对开关磁阻电动机(SRM)在换向时电流跟踪效果不佳造成的转矩脉动问题,提出一种基于五电平变换器的开关磁阻电动机转矩脉动抑制方法.设计一种A、C相或B、D相共用同一桥臂的新型五电平变换器结构,较传统变换器控制更灵活、成本更低.根据SRM的非线性模型重新划分导通区间,优先选择电感变化率较大的相输出转矩,避免换向初期电流峰值过大.针对转速及负载等工况发生较大变化时绕组电流跟踪能力不佳问题,提出基于五电平变换器的直接瞬时转矩控制(DITC)方法,设计低速与高速的DITC导通规则.根据当前转速、转矩误差以及转子位置选择适配的导通方式,实现电动机低速时能够稳定运行,高速时电流能及时跟踪所需电流值,实现转矩脉动的抑制.仿真和实验结果表明:相比于传统DITC,该控制策略能在宽速域下实现转矩与电流脉动的抑制,改善转矩的动态特性.

摘要：针对内置式永磁同步电机转矩脉动大、转子结构复杂优化设计困难的问题,将转子上的隔磁桥抽象为转子虚槽,并研究转子虚槽位置对电机转矩性能的影响,在此基础上提出一种通用的优化转子结构降低转矩脉动的方法。首先,推导考虑转子虚槽影响的电机转矩的解析计算模型,并分析转子虚槽位置对电机转矩的影响规律,进而总结降低转矩脉动的电磁设计原则。对不同转子结构的内置式永磁同步电机进行有限元仿真计算,验证解析模型。然后,以一台8极48槽电动汽车用内置式永磁同步电机为例,根据降低转矩脉动的原则对转子结构进行优化。计算优化前后电机的电磁性能,结果表明该方法能够有效降低电机的转矩脉动。最后,通过样机试验验证了理论分析以及仿真的有效性,为解决电机转矩脉动大、转子结构优化困难提供了一种有效的方法。

摘要：齿槽转矩和谐波转矩均会引起永磁同步电机输出转矩脉动,导致电流波形畸变。基于永磁同步电机电磁转矩的磁共能模型,提出一种基于定子电流矢量定向闭环I/f控制的永磁同步电机转矩脉动抑制方法。综合考虑气隙磁场畸变、齿槽转矩和电流畸变等多种因素,推导电机转矩脉动最小化条件下的最优定子谐波电流约束条件,利用反推控制原理构建了谐波抑制控制器。此外,还设计了一种带遗传因子最小二乘算法的永磁同步电机转速辨识方法。仿真和实验表明,设计的转速辨识算法能在较宽范围内实现电机速度辨识,所提控制方法提升了系统的控制精度,改善了电流波形,有效抑制了电机运行时的转矩脉动。