黄伟君[1]2006年在《双凸极永磁电机恒速系统的研究》文中提出在国家某“863”工程项目中,需要研制大功率飞机液压泵电动机系统。在充分考虑国内外不同的液压泵电动机的基础上,本文选用了双凸极永磁电机作为整个系统的电机本体,并配以电动机控制器(控制器包括叁相桥式功率变换器、驱动电路、DSP主控单元、电流采样及预处理和位置采样及预处理等主要部分)组成整个液压泵电动机系统。考虑到系统功率较大,叁相桥式功率变换器的每个开关器件均采用四个MOS管并联的结构。本文详细地介绍了双凸极永磁电机的结构和工作原理,分析了双凸极永磁电机的电性能和新颖的霍尔传感器调整方法。接着,本文介绍了控制器的工作原理,给出了两种斩波控制方式的比较、控制器主电路参数设计和驱动电路设计。整个系统采用变PI参数转速调节(外环)与单斩电流滞环调节(内环)相结合的双闭环控制方式,为了得到既快速又稳定的恒速系统,本文还给出了基于DSP的双凸极永磁电机数字控制系统的设计方案,通过此设计方案可以得到转速环的比例参数KP和积分参数KI的参考值。最后,本文给出了双凸极永磁电机静、动态特性实验和环境实验的结果,以及整个系统所达到的性能指标。实验结果表明,整个系统满足项目的要求,具有稳态、动态特性好,环境适应性强等优点。
米梦冬[2]2006年在《混合动力汽车用双凸极永磁电机的研究》文中进行了进一步梳理随着全球汽车保有量的与日俱增，能源危机和环境污染正逐渐成为制约世界汽车工业发展的瓶颈。而新兴的混合动力汽车(HEV)在节能和排放上的优越性正逐步体现出来。由于采用“油、电”配合的方式来驱动车体，其所搭载电动机的研究则成为混合动力汽车研发中的关键技术之一，它直接决定着整车的动力性，燃油经济性和排放。 双凸极永磁电机(Doubly Salient Permanent Magnet Motor，简称DSPM)是随着功率电子学和微电子学的飞速发展在90年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。由于其结构简单、控制灵活、动态响应快、调速性能好、转矩／电流比大、功率因数接近于1、效率高等优点，双凸极永磁电机的研究已成为混合动力汽车用电动机一个全新的研究方向。 针对混合动力汽车所搭载电动机在功率和扭矩上的新要求，以及双凸极永磁电机在结构上的新特点，本文比较选取了电机的布置形式；借鉴电机工程上常用的“分割法”提出了“分割迭加”，从理论上分析了双凸极永磁电机的磁场特性，并且通过“类比”开关磁阻电机的设计方法，对双凸极永磁电机的结构参数进行了设计计算；采用工程上主流的有限元分析软件ANSYS对所设计电机的电磁场进行了二维有限元分析，通过对磁场分布，静态特性的大量计算分析，得出了双凸极永磁电机在几个典型转子位置下的磁场分布规律，从而在理论上对所设计电机的电磁特性进行了校验。 最后，通过对实物样机的试验，取得了大量的实验数据，从客观上检验了所设计样机的特性和缺点，从而达到了对混合动力汽车用双凸极永磁电机的探索和研究。
李永斌[3]2004年在《定子双馈双凸极永磁电机及其控制系统研究》文中认为双凸极永磁电机是开关磁阻电机和永磁无刷直流电机的有机结合体,它具有高效、高功率密度以及结构简单等显着特点,因此得到电工界的普遍关注。然而与其他永磁电机一样,气隙磁场的有效调节也是双凸极永磁电机的研究难点。对此,近年来国内外已经提出了一些控制双凸极永磁电机磁场大小的方法,如机械分磁、分裂绕组以及复合励磁等,本论文就一种新型可控磁场定子双馈双凸极永磁电机的设计、分析及其控制系统进行了全面研究。 第一,提出了一种新型结构形式的定子双馈双凸极永磁电机(DFDSPM),与现有的双凸极永磁电机不同,DFDSPM电机在定子永磁体的旁侧,还增加了辅助气隙和直流励磁绕组,通过合理设计辅助气隙磁阻,可以达到用较小的直流励磁磁势实现较大范围主磁通调节的目的。该结构设计新颖、构思独特,励磁损耗低,调磁效果显着,具有创新性,已经申请了专利。 第二,建立了DFDSPM电机的等效磁路模型,阐述了该电机的工作原理,确定了辅助气隙长度、直流励磁磁势与磁通调节范围叁者之间的相互关系;分析了极弧系数、转子斜极等对双凸极永磁电机自定位转矩和换流方式的影响,提出了双凸极永磁电机等极弧半齿宽斜极转子设计和六状态换流模式;同时,针对DFDSPM磁路特点,设计了永磁体侧面嵌入式分块组合定子结构。在此基础上,制作了两台不同转子结构形式的DFDSPM样机,一台为直极转子,一台为斜极转子。 第叁,应用二维电磁场有限元法分析了样机在不同工况下的的磁场分布情况,计算了绕组磁链、感应电动势、绕组电感和电磁转矩等DFDSPM样机的参数和静态特性;并应用多截面法,分析了斜极转子样机的静态特性,样机的试验结果与有限元计算结果吻合,进一步验证了设计思想的正确性; 第四,建立了DFDSPM电机的非线性动态数学模型,开发了基于SimuLink仿真平台的DFDSPM电机系统数字仿真模型,分析了不同换流模式和不同供电方式下样机的稳态和动态运行特性,验证了双凸极永磁电机采用斜极转子设计、六状态全桥控制方式等在减小转矩脉动、简化控制参数等方面的作用。 第五,阐述了DFDSPM电机励磁绕组控制在车用永磁发电机恒压控制方面的显着优点,分析了励磁绕组采用单边PWM调制控制时的励磁电流以及影响电流脉动的
李权[4]2017年在《无轴承双凸极永磁电机的数学模型与控制研究》文中研究表明无轴承电机集旋转驱动与悬浮功能于一体,以其无摩擦、无需润滑、转速高等诸多优点,具有较好的应用前景。然而,已经出现的永磁型无轴承电机多将永磁体置于转子,存在着冷却条件差和机械结构牢固性等问题,限制了电机性能的进一步提升。本文将无轴承技术和定子永磁型电机相结合,以无轴承双凸极永磁(Bearingless Doubly Salient Permanent Magnet,简称 BDSPM)作为研究对象,在分析电机结构和工作原理的基础上,推导求解了径向悬浮力数学模型,并以数学模型为基础,基于Matlab/Simulink建立了旋转和径向位移控制系统的仿真模型,搭建了基于DSP的BDSPM电机实验平台,通过实验对数学模型及控制系统仿真模型的正确性进行了验证。本文的主要研究内容如下:(1)阐述了 BDSPM电机结构,在介绍了其旋转运行原理的基础上,结合麦克斯韦力产生原理,对径向悬浮力产生机理进行了详细分析;(2)采用虚功法分别求解了 BDSPM电机的气隙磁导、电感及磁能表达式,根据磁能表达式对径向悬浮力进行了求解,并对其进行了化简。基于Ansoft建立了电机的有限元仿真模型,通过对比分析数学模型和仿真模型的结果,验证了虚功法求解径向悬浮力的有效性;(3)结合有限元模型求解的转子偏心位移与悬浮力的关系,对推导的径向悬浮力数学模型进行了优化,以此为基础,基于Matlab/Simulink建立了 BDSPM电机旋转部分控制系统稳态和动态仿真模型,并结合逆系统原理建立了转子径向位移控制系统的仿真模型,仿真结果达到预期效果,证明了控制系统模型及理论分析的正确性;(4)完成了 BDSPM电机的样机加工,搭建了基于DSP的电机控制系统实验平台,分别进行了反电势测试、旋转控制和静态悬浮实验,实验结果进一步验证了数学模型的正确性以及逆系统原理用于转子位移控制系统的可行性。
邹立尧[5]2013年在《基于外转子双凸极永磁轮毂电机为驱动的电动汽车控制系统研究》文中研究表明本文所研究的对象是以12/8极车用外转子双凸极永磁轮毂电机为驱动电机；以磷酸铁锂蓄电池、超级电容、太阳能电池和依靠气动升力产生电能的辅助电源为电源的电动汽车，通过阐述双凸极永磁电机的工作原理和分析电动汽车的性能需求，对电动汽车的驱动控制系统和电源管理系统进行研究，最后在总体上对电动汽车控制系统进行总成。采用TMS320F2812DSP作为电动汽车控制系统的核心控制器，实现驱动控制和电源管理。在分析双凸极电机的基本结构、和运行原理的基础上，对12/8极车用外转子双凸极永磁轮毂电机控制系统进行了设计，综合蓄电池、超级电容、太阳能电池和气动辅助电源的各自优势和特点，对每种电源的工作场合进行了合理管理和应用，达到电动汽车节能和提高行驶里程的目的。在Maxwell、simplorer和MATLAB/Simulink平台下搭建电机本体和控制系统的功能模块，并进行控制系统的建模、仿真和分析。针对PI参数固定导致电机转速和转矩脉动都比较大的问题，提出速度环模糊PI自适应控制方法，对PI参数进行在线自整定，结合控制模块对整个控制系统进行仿真，并对两种方法的仿真结果进行对比分析。最后，根据电动汽车的性能需求来设计电动汽车控制系统的软件部分，在整体结构确定后，对动态自检、不同工况时的驱动控制和模糊PI控制子程序搭建程序流程图，完成电动汽车控制系统的整体设计。
刘峻峰, 朱孝勇, 全力, 项子旋, 张超[6]2017年在《基于谐振补偿策略的少稀土类齿轭磁势互补型双凸极永磁电机的驱动控制研究》文中指出该文以少稀土齿轭磁势互补型双凸极永磁电机为研究对象,提出一种有效的谐振补偿控制策略,以实现转速脉动的抑制和电机驱动性能的提升。首先,对电机空载反电动势和定位力矩进行谐波频谱分析,并根据分析结果,针对电机转矩方程和运动方程的数学模型进行进一步推导。然后,在电机转速脉动呈近似正弦变化特点的基础上,提出一种将PI控制器与谐振控制器相结合的电流调节方法并确定控制系统的改进方案,尽可能地提升转速脉动抑制的效果。在Matlab中搭建基于谐振补偿控制策略的系统仿真模型,并针对补偿策略实施前后的转速脉动特性进行仿真分析。使用加工的原理样机,对仿真分析结果进行相应的实验验证。最后,仿真分析和实验结果均表明,所提出的谐振补偿控制策略可以有效的抑制电机的转速脉动,提升电机运行性能。
丁文浩[7]2003年在《双凸极永磁电机的控制研究》文中研究指明双凸极永磁电机的主要特点是结构简单，适合于自动化制造。结构的简单性得益于双凸极结构和静止的永磁体。文章从控制的角度描述了双凸极永磁电机的基本原理，强调了反电势的重要意义。其中，与双凸极永磁电机设计有关，得到使定位转矩为零的充分条件。由于双凸极永磁电机的控制特性与无刷直流电机相似，样机采用120°导通策略。鉴于位置传感器的不精确和一种现存的无位置传感器方案的移相困难，提出了一种新的无位置传感器方案。仿真验证了新方案的精确性。实际可行性由一单片机系统初步证实。
蒋晏强[8]2010年在《双凸极永磁轮毂电机的研究》文中进行了进一步梳理本论文分析了双凸极永磁电机的工作原理,根据汽车轮毂的结构特点,设计了一台电动汽车驱动用双凸极永磁轮毂电机,并采用电磁场有限元的方法进行了性能核算,求出电机的性能,并进行了分析与研究。首先介绍了双凸极永磁电机的结构特点,然后对双凸极永磁电机的运行原理和性能进行深入的分析。根据电动汽车使用的驱动电机的性能要求设计出外转子双凸极永磁电机的结构尺寸;运用有限元剖分程序对该电机结构尺寸进行网格剖分,然后在进行电磁场有限元分析,通过对其场图、气隙磁密曲线、电感曲线等进行分析得到此类电机的一些静态特性。最后计算出该结构尺寸电机的机械特性曲线。本文使用二维的有限元网格剖分数据来进行电磁场计算。机械特性的计算使用的是虚位移的方法。该计算方法求解电磁转矩时只需进行两次磁场计算,从而减小了计算量,同时计算精度也有所提高。采用面向对象的Visual C++程序设计方法,开发出了外转子双凸极永磁电机专用的电磁场有限元分析与核算程序。最后以50kW双凸极永磁轮毂电机为例给出了该类电机设计实现的过程。
王耀南[9]2011年在《电动汽车驱动用外转子双凸极永磁电机控制的研究》文中研究说明双凸极永磁电机具有结构简单、控制灵活、调速性能好、可靠性高等优点,适合作为电动汽车的驱动电机。本文正是以此种电机作为对象来进行控制和研究。本文首先介绍了电动汽车的发展状况,对比各种电动车驱动电机的优缺点,并选择双凸极永磁电机作为电车汽车的驱动电机,介绍了该电机的国内外研究现状,并对电机的电磁原理和特点进行阐述,分析了电机的数学模型、基本方程;给出了电机驱动系统中常用的两种控制方式,即电机基速下电流斩波控制和基速以上的角位置控制,并设计出电机各项绕组的导通时序,然后对电机驱动系统的硬件组成做了设计,包括功率变换电路、位置检测电路、电流检测电路和温度检测电路。在分析了PID控制器各控制项对电机系统稳定性影响后,采用转速、电流双闭环控制,利用PI控制进行数字调节,并在MATLAB/Simulink平台下搭建电机本体和控制系统中的各子模块,并进行了控制系统的仿真和分析。针对在PI控制下,由于PI参数固定从而导致电机转矩脉动和转速波动都比较大的问题,采用速度环模糊PI控制,分析了模糊PI控制的步骤以及模糊规则的建立,并搭建了以转速误差e和误差变化率ec为输入,PI控制器的参数KP和KI的增量为输出的模糊控制器模型,对PI参数进行在线调整,仿真结果表明,模糊控制器的加入减小了电机的转矩脉动和转速波动。最后,针对驱动电机在电动汽车起动、加速、爬坡工况时,需要蓄电池大电流放电提供瞬时功率,造成蓄电池的可用容量下降和寿命减少的问题,设计了太阳能电池-超级电容器-蓄电池叁能源混合动力系统,并以其中的太阳能电池为研究对象,使太阳能电池能在不同光照和温度的情况下找到最大功率点,为超级电容器提供电能,再由超级电容器为电动汽车提供瞬时大电流。
王海洋[10]2016年在《18/12极外转子双凸极永磁轮毂电机的设计与分析》文中认为近年来,随着人们生活水平的不断提高,汽车需求量呈井喷式发展态势。据中国汽车工业协会的相关数据统计,2015年全国汽车销量约达到2459.76万台。然而汽车工业发展与能源、环境之间的矛盾日益突出。传统汽车主要以燃油汽车为主,其能源消耗直接造成环境污染,同时也是造成全球石油危机的主要原因。迫于环境保护和能源危机两重压力,各国政府、科研院校、汽车厂商不得不投入大量人力、财力研发新型高性能且零排放的环保电动汽车。而作为车用电机研究领域主要技术之一的轮毂电机技术,很有希望成为未来车用驱动的主力方向。根据转子型式的不同,轮毂电机驱动系统可分为内转子式和外转子式两种结构。其中,外转子式没有减速装置,电机的转速与车轮转速相同,最高转速达到1000~1500r/min。内转子式通常配备有固定转动比的减速器,电机的最高转速可达到10000r/min,功率密度比较高。本论文在结合汽车轮毂相关标准的前提下,查阅了大量文献,设计出了一种性能优越的外转子18/12极双凸极永磁轮毂电机。双凸极永磁电机是在开关磁阻电机的基础上发展而来的,它结合了开关磁阻电机和永磁电机的优点,其特性与前两种电机相比,具有相对的优越性和实用性,因此,具有广阔的发展空间。本文首先介绍了课题研究的背景以及车用电机的发展现状和趋势,其中重点介绍双凸极永磁电机的研究现状,并指出电机研究关键点,如定子绕组设计、转动脉动抑制、弱磁控制。接着简单阐述了开关磁阻电机的运行原理和数学模型,并在此基础上重点介绍了双凸极永磁电机的数学模型和运行原理。然后以一款本田车型为例,介绍了电机额定数据的选择、电机极数和相数选择、定子尺寸选择、转子尺寸选择、永磁体尺寸的选择、电机各部分材料的选择。接下来重点对电机的进行了有限元分析,主要是空载分析和负载分析。空载分析主要包括磁力线分析、磁场强度分析、磁链分析。通过空载分析也验证电机设计的合理性,还通过磁链还分析导出了驱动电路开关管的导通顺序和导通区间。负载分析主要包括转矩分析和机械特性分析,通过转矩分析分析了减小转矩脉动的方法。通过机械特性分析得出了电动汽车驱动电机的适合运行转速区间。紧跟着对18/12极和12/8极双凸极永磁电机的本体结构、功率密度以及转矩脉动进行比较,表明了18/12极双凸极永磁电机的性能优越性。最后对本论文所设计电机的过程进行了总结,并对本论文设计电机过程中的没有设计的部分进行了简单展望。为以后研究该电机做了铺垫。
参考文献：
[1]. 双凸极永磁电机恒速系统的研究[D]. 黄伟君. 南京航空航天大学. 2006
[2]. 混合动力汽车用双凸极永磁电机的研究[D]. 米梦冬. 大连理工大学. 2006
[3]. 定子双馈双凸极永磁电机及其控制系统研究[D]. 李永斌. 上海大学. 2004
[4]. 无轴承双凸极永磁电机的数学模型与控制研究[D]. 李权. 南京信息工程大学. 2017
[5]. 基于外转子双凸极永磁轮毂电机为驱动的电动汽车控制系统研究[D]. 邹立尧. 华南理工大学. 2013
[6]. 基于谐振补偿策略的少稀土类齿轭磁势互补型双凸极永磁电机的驱动控制研究[J]. 刘峻峰, 朱孝勇, 全力, 项子旋, 张超. 中国电机工程学报. 2017
[7]. 双凸极永磁电机的控制研究[D]. 丁文浩. 浙江大学. 2003
[8]. 双凸极永磁轮毂电机的研究[D]. 蒋晏强. 华南理工大学. 2010
[9]. 电动汽车驱动用外转子双凸极永磁电机控制的研究[D]. 王耀南. 华南理工大学. 2011
[10]. 18/12极外转子双凸极永磁轮毂电机的设计与分析[D]. 王海洋. 郑州大学. 2016
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