永磁同步电机转矩脉动抑制的研究
永磁同步电机直接转矩控制介绍
Fig.2PMSM Direct Torque Control System Frame
2.3PMSM直接转矩控制的弱磁控制
随着稀士永磁材料的发展，高性能的永磁材料应用到电机中，使得永磁电机的抗去磁能力增强，为电机的高速弱磁运行提供了可能性。永磁同步电机直接转矩控制系统能够直接控制定子磁链，因此其弱磁控制变得很容易，且比矢量控制简单。永磁同步电机的弱磁控制的基本思想是利用电机直轴电枢反应，使电机的气隙磁场减弱，达到等效于直接减弱励磁磁场的控制效果。文献[6]首次将内永磁同步电机直接转矩控制拓展到弱磁范围，具有对电流母线电压的最大利用和控制受电机参数影响小等优点。
永磁同步电机直接转矩控制介绍
梅 妮 张 波
（华南理工大学电力学院，广州，510640）
摘要:永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制已成为目前一个研究热点，它不同于异步电动机直接转矩控制，也不同于一般同步电动机直接转矩控制，有其明显的控制特点。本文在分析永磁同步电机模型和直接转矩控制原理基础上，介绍几种智能算法在直接转矩控制调速系统中的应用，展望了PMSM直接转矩控制今后的研究方向。
2PMSM直接转矩控制理论概述出了PMSM的直接转矩控制理论。建立如图1所示的PMSM矢量图，其中 坐标系是固定在转子上的旋转坐标系， 坐标系是固定在定子上的旋转坐标系。PMSM具有正弦形的反电势波形，其定子电压、电流也应为正弦波。假设电动机是线性的，参数不随温度的变化而变化，忽略磁滞、涡流损耗，且转子无阻尼绕组，那么可以导出在定子旋转 坐标系下永磁同步电机的电磁转矩方程为:
文[16]永磁同步电机滑模变结构直接转矩控制根据指数趋近律来设计滑模控制器，能改善系统正常运动段的动态品质；用连续函数替代滑模控制器中的开关函数，能有效减小高频抖动；采用转矩和磁链两个滑模控制器替代传统直接转矩控制的滞环调节器，并用其输出的 两相静止坐标系下的电压实现空间电压矢量调制，保证了功率变换器开关频率恒定。其部分仿真和实验结果如下图5，6。
考虑转矩脉动的电动汽车传动系统扭转振动抑制
考虑转矩脉动的电动汽车传动系统扭转振动抑制目录一、内容综述 (2)1. 研究背景 (2)2. 研究意义 (3)3. 文献综述 (4)二、电动汽车传动系统概述 (6)1. 电动汽车传动系统构成 (7)2. 传动系统工作原理 (8)3. 传动系统的主要挑战 (9)三、转矩脉动分析 (10)1. 转矩脉动的产生 (12)2. 转矩脉动的影响因素 (13)3. 转矩脉动的测量方法 (14)四、传动系统扭转振动模型建立 (14)1. 动力学模型概述 (15)2. 模型假设与简化 (17)3. 模型的建立与验证 (18)五、扭转振动抑制策略 (20)1. 控制器设计 (21)2. 控制策略分类 (22)3. 策略实施与效果评估 (23)六、优化与改进方法探讨 (24)1. 传动系统参数优化 (25)2. 控制器参数调整与优化 (27)3. 新技术与方法的应用探讨 (28)七、实验研究与分析 (29)1. 实验平台搭建 (30)2. 实验方法与步骤 (31)3. 实验结果分析与讨论 (32)八、结论与展望 (33)1. 研究成果总结 (35)2. 研究不足与局限性分析 (35)3. 未来研究方向与展望 (37)一、内容综述随着电动汽车技术的快速发展，传动系统的性能要求越来越高。
扭转振动问题一直是影响电动汽车行驶稳定性和舒适性的关键因素之一。
对电动汽车传动系统扭转振动的抑制进行研究具有重要的现实意义。
目前关于电动汽车传动系统扭转振动的研究仍存在一些问题，由于电动汽车传动系统复杂的非线性特性，传统的控制方法难以取得理想的效果。
电动汽车传动系统的瞬态响应特性对扭转振动的影响较大，而现有的控制方法往往难以兼顾动态性能和稳态性能。
电动汽车传动系统的实际运行环境复杂多变，如何在这种环境下实现对扭转振动的有效抑制仍是一个挑战。
1. 研究背景随着电动汽车技术的不断发展，电动驱动系统已成为新能源汽车的核心部件之一。
在实际运行过程中，电动驱动系统往往会出现扭矩脉动现象，这种脉动会对传动系统的扭转振动产生不利影响，降低系统的运行效率和稳定性。
抑制PMSM周期性转矩脉动的迭代学习方法
的基础 上 ， 分析 并指 出主要 成分 的周 期特性 ， 出永磁 同步 电机 恒压 频 比控 制 中通过 迭代 学 习控 制 提
抑制 周期性 转矩脉 动 的方 法 ， 通过 在 线 学 习补偿 电机控 制 电压 来抑制 转矩 脉动 ， 计 了控制 器并作 设 了收敛性 分析 。仿 真结 果表 明 ： 迭代 学 习快速 收敛 ， 可有 效减 小转 矩脉 动 ， 矩 纹波 系数 由初 始 时 转 刻的 Ｉ． ％ 减 小为 ３ １ 。该 方法对 原 系统 改动量 小 ， １２ ．％ 结构与 算法 实现 简单 ， 不依 赖 于 系统的 先验
知识 和 系统 参数 ， 鲁棒性 强 。
关键 词 ： 永磁 同步 电机 ； 迭代 学习控制 ；转矩脉 动 ； 齿槽 转矩 ；恒压频 比控 制
中图 分 类 号 ：Ｍ ３ １ Ｔ ５ 文 献标 志码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ 一１９ ２ １ ） ９ ０ １ ０ ０ ７ ｚ Ｘ（０ １ ０ —０５ — ５ ４
ｃ ｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｔｒ ｕ ｉ ｐ ｅｃ ｎ ｂ ｆ ｃ ｉｅｙ ｍｉｉ ｚ ｄ ｆ ｍ ２ ｔ ． ％ ｏ ｖ ｒ ｅ ｃ ｐ ｅ ｎ ｈ ｑ ｅｒ ｌ ａ ｅ ｅｆ ｔ ｌ ｎ ｍｉ ｒ １ ． ％ ｏ３ １ ｏ ｐ ｅ ｖ ｅ ｏ １
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基于级联型SOGI的永磁同步电机谐波电流抑制方法研究
Ll Shengmin1，2， LIANG Jining1，2， XIAO Yamin1，2
(1. School of Automation and Information Engineering，Xi' an University of Technology，Xi' an 710048，China; 2. Shaanxi Key Laboratory of Complec System Control and Intelliveni Information Processing， Xi' an 710048，China)
电流
生
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［4-5 +提出基于
LPF的闭环
(CDS)提 谐波,结果表
明闭环
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高的
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［6-7］针对 LPF,
阶
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次谐波分量，经 ，结果稳定、动态响应速度
快，并且易于
字实现。
近年来，由于谐振控制器能够无静差跟踪正
* 弦交流信号，已被应 并网 器 8］、无功补偿 *器 )］、流器［⑹等抑制谐波的控制系统中，采
Abstract: Dur to tic strong nonlinearity of the servo drive，tic stator curreni of permaneni magnet synchronous motoa (PMSM) contained a larye number of higher harmonics and caused a larye torque ripple. To solve this problem，a harmonic suppression method based on cascaded second-order generalized inteerator ( SOGI) was proposed. Cascaded SOGI was parallel to curreni loop d-q axis PI controllers. The sixth harmonic componeni of d-q axis curreni was extracted by cascaded SOGI and injected into the outpui voltaac of PI controllers，which could offsei the harmonic in referencc veltage. The simulation results showed tiai tie distortion of curreni waveform had been greatle reduced by using voltage compensation method based on cascaded SOGI，which confirmed the 6X6(^1x630 of the aleorithm.
永磁同步电机控制策略研究及仿真
永磁同步电机控制策略研究及仿真一、本文概述永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）因其高效率、高功率密度、良好的控制性能等特点，在工业、交通、家电等领域得到了广泛应用。
随着电力电子技术和控制理论的发展，对PMSM的控制策略的研究也日益深入，旨在实现电机的高性能、高效率和可靠性。
本文主要针对永磁同步电机的控制策略进行研究和仿真分析。
本文首先对永磁同步电机的基本原理和控制方法进行了综述，包括电机结构、运行原理、数学模型等，为后续控制策略的研究奠定了基础。
详细讨论了几种常见的PMSM控制策略，如矢量控制（Vector Control）、直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）、模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）等，分析了各种控制策略的优缺点及其适用场合。
接着，本文针对某特定应用背景，提出了一种改进的PMSM控制策略。
该策略在传统控制方法的基础上，引入了先进的控制算法和优化技术，旨在提高系统的动态性能、稳态性能和抗干扰能力。
本文还通过仿真实验，验证了所提控制策略的有效性和优越性。
二、永磁同步电机基本原理与特点永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种利用永磁体作为磁场源，实现电能与机械能相互转换的装置。
其基本原理基于电磁感应和磁场相互作用，通过控制定子电流产生的磁场与转子永磁体磁场之间的相互作用，实现电机的旋转运动。
高效率：由于使用永磁体作为磁场源，无需额外的励磁电流，因此电机在运行时具有较低的损耗和较高的效率。
高功率密度：永磁体的使用使得电机能够在较小的体积内实现较高的功率输出，适用于需要紧凑设计的应用场景。
良好的调速性能：通过控制定子电流的频率和相位，可以实现对PMSM的精确速度控制，满足宽范围调速的需求。
低维护成本：永磁体通常具有较高的磁能积和稳定性，使得电机在运行过程中无需频繁更换磁极，降低了维护成本。
切向永磁电机转子整体斜极方法及其对转矩脉动的影响
２０２０年第１期第２６卷（总第１７０期）ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １６７１０６１４ ２０２０ ０１ ００９切向永磁电机转子整体斜极方法及其对转矩脉动的影响唐宁（泛亚汽车技术中心有限公司，上海２００２１０）㊀㊀摘要㊀切向结构电机谐波含量丰富，转矩脉动较大，转子斜极可有效降低电机转矩脉动㊂文中针对切向结构永磁电机，使用不分段转子整体斜极方法来抑制电机的转矩脉动，并通过有限元分析软件对比了对称结构与斜极结构的各种性能表现，并试验验证了转子斜极结构能够有效改善电机的转矩脉动㊂关键词：切向转子㊀转矩脉动㊀斜极Ｒｏｔｏｒ⁃ＳｋｅｗｉｎｇｏｆＳｐｏｋｅＴｙｐｅＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＭｏｔｏｒａｎｄｉｔｓＥｆｆｅｃｔｏｎＴｏｒｑｕｅＲｉｐｐｌｅＴＡＮＧＮｉｎｇ（ＰａｎＡｓｉａＴｅｃｈｎｉｃａｌＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｅｎｔｅｒＣｏ ，Ｌｔｄ ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｉｃｈｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｌａｒｇｅｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅａｒｅｔｈｅｃｏｍｍｏｎｄｒａｗｂａｃｋｓｏｆｔｈｅｓｐｏｋｅｔｙｐｅｉｎｔｅｒｉｏｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｍｏｔｏｒｍａｃｈｉｎｅｓ．Ｕｓｕａｌｌｙ，ｒｏｔｏｒｓｋｅｗｉｎｇｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｏｆｔｈｅｓｐｏｋｅｔｙｐｅｉｎｔｅｒｉｏｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｍｏｔｏｒ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｂｙｕｓｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｌｌｙｓｋｅｗｅｄｒｏｔｏｒ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌａｎｄａ⁃ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄａｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃ⁃ｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｒｏｔｏｒｓｋｅｗｉｎｇｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｅｃｌｉｎｅｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｏｋｅｔｙｐｅｒｏｔｏｒ，ｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅ，ｒｏｔｏｒｓｋｅｗｉｎｇ来稿日期：２０１９－０８－２０作者简介：唐宁（１９８７－），男，工程师，主要研究方向为发动机热管理系统㊂０引言内置式永磁电机磁路结构主要包括３种，分别是径向结构㊁切向结构及混合磁路结构，其具有转矩大㊁功率密度高㊁弱磁范围广等优点㊂而切向结构相比于径向结构而言，因其１个极距下的磁通由２块永磁体并联提供，可进一步提高气隙磁密，尤其在极数较多的情况下更为突出；但切向结构相比于径向结构漏磁较多，谐波含量更为丰富，转矩脉动也较大［１⁃４］㊂永磁电机转矩脉动的来源主要有２个方面，一是定子开槽引起的齿槽转矩，另一个是定子磁动势与转子磁动势相互作用产生的纹波转矩㊂传统削弱磁槽转矩的方法较多，如辅助槽㊁不等厚永磁体㊁定子斜槽㊁转子分段错位㊁转子极弧系数优化等方法㊂削弱纹波转矩主要措施是从谐波削弱㊁谐波抵消等方面着手，如斜极㊁正弦化转子设计等㊂本文针对切向结构永磁无刷直流电机，采用转子分片结构来抑制永磁体的漏磁，对转子磁极进行整体偏移来削弱电机转矩脉动㊂以有限元分析软件为工具，分析了转子分片对漏磁的影响，以及转子斜极方法对电机气隙磁密和转矩脉动的影响㊂１方案设计本文以１台三相６槽４极的内置切向式永磁电机为例，研究方案设计㊂该电机的主要指标参数见表１㊂表１㊀永磁电机主要指标参数参数参数值槽数／极数６／４额定功率／Ｗ６００额定转速／（ｒ／ｍｉｎ）６２００额定电压／Ｖ１２齿槽转矩／ｍＮｍɤʃ５转矩脉动／％ɤ１０㊀㊀为减小漏磁，本文所设计的电机将原本切向结构的磁桥部分断开，因此转子周向分为４片㊂为探讨切向结构永磁电机的整体斜极方式对电机本体电磁性能的影响，在已有对称切向结构的基础上，对永磁体进行整体斜极，其结果如图１所示㊂图１整体斜极示意为削弱瞬时转矩中的主要次谐波分量，用斜极的方式来减弱或抵消转矩脉动中６的倍数次谐波量㊂如图１所示，对于２对极永磁转子，其中一对极沿其中心线往左（或右）倾斜θ角度，另一对极沿其中心线往右（或左）倾斜相同角度㊂２性能分析电机在未斜极之前的所有结构参数均通过遗传优化算法进行筛选过，对称结构的电机转矩脉动㊁齿槽转矩及效率性能已得到优化，故本文仅研究斜极倾斜角度对电机各种性能的影响㊂为寻求较优的斜极角，以相同输入条件下的电磁转矩和转矩脉动为依据，改变不同的斜极角度θ，求解相对应的转矩与转矩脉动㊂如图２所示，在图示范围内随着斜极角的增大，转矩脉动呈现下降趋势㊂本文采用分片式切向转子结构，相对于对称结构，斜极后的转子，其１个ｑ轴下的区域面积增加，１个ｑ轴下的区域面积减少，因此斜极角度不宜过大㊂综合考虑电磁转矩与转矩脉动，此处选取斜极角度为１０ʎ㊂整体斜极后，由于每对极倾斜方向不一样，其对应的极弧宽度也不一样㊂因此，不同极弧下的气隙磁密也应有所差别，如图３ ４所示㊂如图４所示，ｑ轴区域较小的极弧与ｑ轴区域较大的极弧极性相同，但是前者气隙磁密值高于对称结构转子，后者气隙磁密值低于对称结构转子㊂另外２个极弧下的气隙磁密值极弧等于原对称结构，仅是波形相位有所偏移㊂整体切向斜极结构拥有不等的极弧，但其每相绕组所匝链的磁通是一样的，三相反电势也是完全对称的，理论来说不会产生不平衡磁拉力㊂从图５６可见，斜极结构能够抑制反电势中的５次谐波㊁７次谐波，而这２种谐波正是关联永磁转矩中的６次谐波分量㊂因此，可预见采用斜极结构后的电机电磁转矩６次谐波分量将会大大减小㊂图２不同斜极角下的转矩与转矩脉动图３开路磁链图４开路气隙径向磁密为了证明斜极结构能降低电机的转矩脉动，需要保证其与对称结构输入完全相同㊂二者的瞬时电磁转矩波形及对应的谐波分解如图７ ８所示㊂传统对称结构电磁转矩平均值约０ ９６Ｎｍ，转矩脉动约１２ ３４％；而斜极结构电磁转矩平均值约０ ９３Ｎｍ，转矩脉动约６ ６３％㊂相比对称结构，斜极结构电磁转矩降低约３ １％，原因是切向结构整体斜极后有一对极下的ｑ轴区域减少，导致定子齿靴的漏磁增加，使有效磁通减少，故电磁转矩下降；而斜极结构的转矩脉动下降约４６ ３％，原因显而易见，如图８所示㊂图５反电势图６反电势谐波对比图７电磁转矩图８电磁转矩谐波分解３样机制作与试验为了验证整体斜极结构对电机实际电磁性能的影响，根据与表１有关的数据制作了样机，包括定子组件；针对分片转子，设计特殊工装完成其组件，如图９所示㊂图９定㊁转子组件各部件组装完成之后，测试整体斜极电机的齿槽转矩波形，同时将其与仿真值进行比较，结果如图１０所示㊂由图１０可见，仿真值波形与实测值波形走向基本接近，齿槽转矩峰值约为８ｍＮｍ；可观察到齿槽转矩每一个单元周期内正半周右侧有明显凹陷，可知齿槽转矩中某些主要次谐波被削弱，与理论分析基本一致㊂图１０齿槽转矩反电势波形与转矩脉动密切相关㊂因此，测试了样机在６２００ｒ／ｍｉｎ下的反电势，其波形如图１１所示㊂由图１１可见，反电势波形的仿真值与实测值较接近，且波形一致性较好㊂对比可知，斜极结构对减少电机反电势中的主要奇数次谐波起到重要作用㊂（下转第４７页）柴油机设计与制造邢正双：浅谈防错技术在发动机试制生产中的应用２０２０年／第２６卷／第１期油封放入工装头部孔中，工装头部芯体与油封过盈配合；再将工装芯体插入到气门导管中，将油封敲入，与缸盖加工法兰面贴合㊂芯体设计可以避免工装发生倾斜而导致油封装配不到位的问题㊂图５改进后气门杆油封工装装配工艺示意２ ２ ３螺栓拧紧程序防错螺栓拧紧程序可以分成手动拧紧和自动拧紧２种㊂手动拧紧与自动拧紧的区别就是手动拧紧是单轴电枪人工拧紧，而自动拧紧则是多轴电枪同时自动拧紧㊂手动拧紧，操作人员需要考虑工艺与生产节拍要求，所以这就经常需要多种紧固件在相同的工位进行拧紧工作㊂这样做可能会出现一些失误现象，比如漏拧或者错拧现象，最终影响产品的质量㊂为有效解决这个问题，采用了拧紧程序防错方法㊂当电枪达到目标扭矩后，拧紧合格的信息被传输到可编程逻辑控制（ＰＬＣ）系统，ＰＬＣ系统对合格的信号进行计数对比工作，进而达到防错目的㊂而自动拧紧，同样也是依据工艺的要求㊂自动多轴电枪拧紧以单轴电枪拧紧程序为基础，增加同步拧紧步骤，避免出现拧紧不同步的现象㊂因为不同步现象的出现可能会导致零件出现变形问题，从而影响装配品质㊂３结束语不同的发动机产品试制实现共线生产，是未来汽车制造工业的发展趋势㊂利用原生产线进行改造，实现多种产品共线生产，应用更多的防错技术，达到降低制造成本的目的㊂但防错技术的应用需根据实际情况而定，使用得当可以减少浪费，保证产品质量，降低成本㊂使用不当，则可能掩盖试制生产中出现的缺陷，造成更大的浪费㊂人会因疏忽犯错，设备也不会总按规范工作，因此在防错技术的使用过程中必须对防错装置进行定期的维护和认证，这样才能保证防错系统正常运转，真正起到防错的作用，保证发动机产品的质量㊂参考文献［１］陈思涛 防错技术在工艺与质量管理中的探讨与应用［Ｊ］ 制造技术与机床，２０１３（３）：１０１⁃１０５［２］王佳佳 防错技术在发动机装配线中的运用［Ｊ］ 柴油机设计与制造，２０１６（３）：４６⁃５０．（上接第３８页）图１１反电势（６２００ｒ／ｍｉｎ）４结论本文提出一种切向永磁电机的整体斜极方法，通过磁极偏移以消除反电势中的某些次谐波，有助于减小电机的齿槽转矩及转矩脉动；同时，利用特殊工装断开内外磁桥以提高电机气隙磁密，进而提高电机转矩密度㊂仿真分析和试验结果均证明切向永磁电机整体斜极有助于消除反电势中的５㊁７次谐波分量，故其能够降低电机的转矩脉动㊂参考文献［１］唐任远 现代永磁电机理论与设计［Ｍ］ 北京：机械工业出版社，２０１５［２］ＺＨＡＯＷ，ＬＩＰＯＴＡ Ｔｏｒｑｕｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｍｉｎｉｍｉｚａ⁃ｔｉｏｎｉｎｓｐｏｋｅ⁃ｔｙｐｅｉｎｔｅｒｉｏｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｍｏ⁃ｔｏｒｓｗｉｔｈｓｋｅｗｉｎｇａｎｄｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇ⁃ｎｅｔｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］ ＩＥＥＥ，ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＭａｇｎｅｔｉｃｓ，２０１５，５１（１５）：１１０９⁃１１１２［３］葛笑，诸自强 切向内置式永磁电机的新型转子设计［Ｊ］ 微特电机，２０１７，４５（６）：４⁃７ ［４］王艾萌，马德军 抑制内置式永磁同步电机纹波转矩的实用设计方法［Ｊ］ 微电机，４７（４）：１⁃５。
（毕业论文）永磁无刷直流电机论文
小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。
因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。
本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。
本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。
2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。
3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。
并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。
关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。
其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。
1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。
十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。
1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。
从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。
随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。
《2024年永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》范文
《永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计》篇一一、引言随着科技的发展和工业自动化的不断提高，永磁同步电机因其高效率、高功率因数等优点在众多领域得到广泛应用。
矢量控制技术是现代电机控制技术中的一种重要手段，对于提升永磁同步电机的控制精度和动态响应具有重要影响。
本文将对永磁同步电机矢量控制系统的研究与设计进行详细的探讨，旨在为实际应用提供理论依据和指导。
二、永磁同步电机概述永磁同步电机（PMSM）是一种利用永磁体产生磁场，通过电磁感应原理实现能量转换的电机。
其优点包括高效率、高功率因数、低噪音等。
然而，为了充分发挥其性能，需要精确的控制技术。
其中，矢量控制技术是一种重要的控制方法，能够将电机定子电流分解为直交分量的方式来模拟直流电机的控制方式，实现电机的高效精确控制。
三、矢量控制系统研究矢量控制系统是通过控制电机电流的相位和幅度来实现对电机的精确控制。
本文将重点研究矢量控制系统的核心部分，包括：磁场定向控制（FOC）策略、PID控制算法、空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术等。
1. 磁场定向控制（FOC）策略磁场定向控制（FOC）是矢量控制的核心技术，通过精确控制电机的定子电流来产生所需的磁场。
FOC策略能够有效地降低电机的转矩脉动，提高电机的运行效率。
本文将详细介绍FOC策略的原理、实现方法以及在实际应用中的效果。
2. PID控制算法PID控制算法是一种广泛应用于工业控制领域的经典控制算法。
在矢量控制系统中，PID控制算法用于调整电机的电压和电流，以实现电机的精确控制。
本文将探讨PID控制算法在矢量控制系统中的应用，包括其参数整定、抗干扰性能等方面。
3. 空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术是一种用于提高电机运行效率的调制技术。
本文将详细介绍SVPWM技术的原理和实现方法，以及其在永磁同步电机矢量控制系统中的应用。
SVPWM 技术能够提高电机的运行效率，降低电流谐波失真，对于提升电机性能具有重要意义。
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上海海事大学 本科生毕业设计（论文）
永磁同步电机转矩脉动抑制的研究 学院：物流工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气122 姓名：*** 指导教师：*** 完成日期：2016年5月8日 承诺书 本人郑重承诺：所呈交的毕业论文“永磁同步电机转矩脉动抑制的研究”是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。
承诺人（签名）：_________ 日期： 年 月 日 摘 要 太阳能、风能、水能这些自然资源产生了可再生资源，这三种资源被看做是当今乃至未来可持续能源发展的主流。在过去的十年中，许多可再生资源的研究正在萌发；这其中最有前景的当属海流资源。然而，在开发利用海流能源的道路上困难重重，架设海流发电机的高成本及海流发电机的维护困难使得海流能无法真正走近千家万户。另外，船舶动力系统是船舶航行的核心部分，随着现代船舶技术的飞速发展，对船舶动力系统的性能要求也越来越高。永磁同步电机在以上两个领域应用广泛。本文基于MATLAB下的仿真工具SIMULINK并利用坐标变换建立起了含有高次谐波的永磁同步电机模型，并着重研究其转矩脉动的抑制方法。
关键词：永磁同步电机，坐标变换，转矩脉动，抑制 Abstract Over the past twenty years,the technology of the relevant development and utilization of the marine energy has been more and more mature within the exploration of the experts,which can provide a good prospect of the sufficient utilization of it for all human-beings in twenty first centry.What’s more,the ship power system which is the hard core of the ship’s navigation has an increasing number of the requirement to its performance.The Permanent Magnet Synchronous Machine is used widely in both fields.This paper established the model of The Permanent Magnet Synchronous Machine containing the harmonic components which is based on MATLAB/SIMULINK ,Clerk equation and Park equation.And the simulation study was carried out to study the method to suppress the torque ripples.
Key words :The Permanent Magnet Synchronous Machine, Clerk equation, Park equation, torque ripples, suppress 目录 1引言…………………………………………………………………………………………………... (2) 1.1背景和意 义.....................................................................................................................................(1) 1.2研究目标和内容………………………………………………………………………………….(2) 2.永磁同步电机的基本知识.................................................................................................................(10) 2.1同步电机的特点………………………………………………………………………………….(3) 2.2同步电动机的转矩角特性.............................................................................................................(5) 2.3同步电机的稳定运行.....................................................................................................................(6) 2.3.1 在0 2.3.2 在90∘< θ<180∘范围内……………………………………………………………………...(6) 2.4永磁同步电机的体系结构……………………………………………………………………….(7) 2.4.1定子………………………………………………………………………………………....(7) 2.4.2 转子………………………………………………………………………………………..(7) 3.转矩纹波.............................................................................................................................................(10) 3.1补偿转矩.........................................................................................................................................(9) 3.2 齿槽转矩纹波…………………………………………………………………………………...(9) 3.3 由磁场因素造成的转矩脉动…………………………………………………………………...(9) 3.4 其他形式的转矩纹波………………………………………………………………………（10） 3.4.1误差转矩…………………………………………………………………………………..(10) 3.4.2 逆变器缺陷转矩………..…………………………………………………………..…...(10) 3.4.3 由机械误差产生的转矩纹波……………………………………………………………(11) 4. 瞬态方程和永磁同步电机的模型....................................................................................................(29) 4.1 坐标变换……………………………………………………………………..…….…………..(13) 4.2非正弦漏磁通模型………………………………………………………………………….…..(18) 4.3永磁同步电机的电气模型…………………………………………………………………..…(19) 4.4 永磁同步电机的机械模型……………………………………………………………….......(20) 4.5电磁转矩…………………………………………………………………………………….…(20) 4.6 PI控制器………………………………………………………………………………..........(27) 4.7 永磁同步电机的六拍控制………………………………………………………………...….(29) 5 总结 6 参考文献
上海海事大学本科生毕业设计（论文）
1 1.引言
永磁同步电机能应用于很多高性能的场合，例如机器人、机床和其他电力推进系统。世界上第一台点击就是永磁电机，但早期的永磁材料磁性能很差，导致永磁电机体积庞大，非常笨重，因而很快就被电励磁式电机所取代。近年来，随着稀土永磁材料的快速发展，特别是第三代稀土永磁材料钕铁硼（NdFeB）和钐钴合金（SmCo）的问世，为永磁电机的研究和开发注入了新的活力。这意味着永磁同步电机有了坚实的结构，并且其在转子上的损失也大大减小。 由于永磁同步电机的基本结构上的限制，很多不理想的转矩纹波会产生出来，而转矩的平滑性是永磁同步电机研究中的一个重要问题。通常，存在有两种方法减少这些纹波。第一种是调整永磁同步电机的设计，从而使它更接近于产生平滑转矩的理想特性。第二种是基于主动控制的方案，该方案能控制并修正激励从而改善不理想的电机特性，也能改善相关变频器的特性。 另外，PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1） 主电路线路简单，需用的功率器件少。（2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。（3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达 1：10000 左右。（4） 若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。（5） 功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也 不大，因而装置效率较高。（6） 直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。