永磁同步电机的三维流场温度场耦合计算

随着永磁同步电机功率密度的提高与体积的减小,准确预估其温升成为设计过程中的关键难题。为解决该难题,以某永磁同步电机为研究对象,基于基本假设和求解条件,采用多参考坐标系模型与有限体积法对永磁同步电机三维流动与传热耦合仿真模型进行求解。对永磁同步电机内部的流体流动特性、整体温度场、定转子温度场以及对流换热系数分布进行了分析。研究方法与结果可为永磁同步电机的热设计工作提供指导。     

基于磁热耦合的新型高速动车组牵引电机传热特性数值研究

文章以某型号新型高速动车组牵引电机为研究对象,分别建立了二维电磁仿真模型和全计算域三维流固耦合仿真模型,基于磁热耦合方法实现了电磁场损耗分布向流体仿真模型的映射,并作为热源参与电机流场和温度场的计算。通过与试验数据对比分析,验证了磁热耦合计算方法的准确性。同时,对该电机流体流动特性和温度分布进行了分析,表明该通风冷却结构设计合理,满足车辆运行使用要求。     

电动公交车用永磁同步电机实验研究

分析了永磁同步电机的数学模型，在此基础上搭建了电动公交车用永磁同步电机实验平台，实现了电机恒转矩和弱磁控制。给出了实验结果，并且与电机设计值进行了对比，从而表明了系统具有良好的性能，并且验证了永磁同步电机设计和计算平台的正确性。     

用于永磁同步电机单电流弱磁控制的积分型滑模控制器

为提高永磁同步电机单电流调节器高速运行的转速控制性能,设计了一种用于永磁同步电机单电流弱磁控制的转速滑模控制器。在滑模控制器的设计中选取了积分型滑模面,有效削弱滑模的固有抖振现象,减小了转速误差和抖动,而且电机转速对负载和供电电压的变化不敏感。结合单电流弱磁控制策略,滑模控制器利用电机定子电流d-q轴交叉耦合效应的作用,实现弱磁和转速的集成控制。仿真和数据分析验证了其可行性。     

车用永磁同步电机定子模态分析

针对电动汽车运行过程中产生的振动噪声问题,以某车用永磁同步电机为研究对象,运用Ansys Maxwell软件分析电机气隙磁密,得到电机运行的气隙磁场和径向电磁力,再对永磁同步电机的定子进行模态分析,得到定子系统的固有频率,同时采用锤击法结合LMS软件进行模态试验,将有限元仿真和模态试验数据进行对比,验证有限元模态分析的...     

考虑转子磁通谐波的永磁同步电机控制性能分析

对于考虑转子永磁磁链d,q轴6,12次谐波的三相正弦波永磁同步电机,根据其数学模型推导了基于最大转矩／电流控制、单位功率因数控制的控制公式,指出转子永磁磁通谐波的存在不可避免地产生了与转子位置角相关的转矩脉动。在此基础上引入内模电流控制思想,将由永磁磁链产生的引起转矩纹渡的反电动势作为负载扰动,通过衰减因子和系统动态响应速度参数的合理选择来抑制电机永磁磁链谐波对电机电流跟踪性能和转矩波动的影响。仿真分析表明,永磁同步电机转矩脉动的大小与特子磁通谐波中低次谐波分量的大小有关,并且其低速转矩脉动严重;若根据不同转速范围来自适应调整转速控制器、内模电流控制器参数可以在一定程度上抑制这种转矩脉动。     

大功率永磁直驱电力机车牵引电机散热研究

文章介绍了大功率永磁直驱电力机车牵引电机直驱传动结构和电机风路结构设计,对永磁电机散热仿真和温升试验进行对比分析,在有无联轴器的试验条件下对电机进行温升试验,以证明联轴器传动结构对电机散热具有向好改善;重点对试验中轴承温升偏高的问题进行研究和试验验证,开展不同转速和有无联轴器条件下电机温升试验,经过分析研究给出电机轴承温升与转子永磁体发热的关系;通过转子永磁体磁钢分段技术减少转子磁损耗,经过理论分析和试验证明磁钢分段电机轴承温升比非磁钢分段电机明显下降。通过对永磁直驱电机散热技术研究,证明大功率永磁直驱电力机车电机转子采用磁钢分段技术能够有效降低电机损耗,采用直驱电机连接联轴器传递结构可进一步降低电机温升,为后续轨道交通行业大功率永磁直驱电机散热设计和大功率永磁直驱技术的可靠应用奠定基础,提供有益的设计经验。     

基于Ansys的永磁同步电机电磁场有限元分析

提出了一种永磁同步电机电磁场有限元分析计算方法,建立了有限元模型,进行电机内磁场与电路的耦合计算,得到了电压曲线,并根据同步电机的矢量图计算出电枢反应电动势、交直轴电感等参数。实验结果证明了该计算方法的有效性。     

轨道交通新型永磁同步牵引电机的设计与比较

在满足轨道交通使用的原有异步电机的外特性和结构约束的条件下,基于一种新型永磁同步牵引电机的转子磁路的拓扑结构,设计了一款新型少磁化永磁同步电机.通过对电机转子结构、转矩特性、损耗和线路能耗进行比较和综合评价表明,通过合理设计电机的磁路,可以充分利用永磁转矩和磁阻转矩实现更宽的工作区,同时对比现轨道交通运行的电机耗能.该...     

永磁同步电机离线参数辨识方法研究

通过采用直流伏安法辨识电机定子电阻参数,采用高频注入法和脉冲电压法辨识电机定子电感参数,并对电感参数的2种辨识方法进行了分析和比较,分析永磁同步电机的数学模型,推导出了离线辨识永磁体磁链方法。仿真和试验结果验证了离线辨识定子电阻、定子电感和永磁体磁链方法的有效性。     

浅谈铁道牵引永磁同步电机的设计

近年来,随着永磁材料和电机设计手段的发展,永磁同步电机在铁道牵引领域具有广阔的应用前景。本文分析了永磁同步电机的电磁设计及其在铁道牵引中面临的主要问题。     

高速动车组永磁同步牵引系统的研制

为实现高速动车组的高效节能,以CRH380A为技术平台研发了高速动车组永磁同步牵引系统。主要介绍牵引传动系统的整车总体技术指标,牵引特性曲线设计,牵引传动系统主电路组成,永磁同步电机主要技术参数、冷却方式、热管理技术,主电路图拓扑结构,主变流器主要技术参数,永磁同步电机控制策略。试验及实际装车应用表明,永磁同步牵引系统、主变流器、永磁同步电机及其控制策略等核心技术可靠,该永磁同步牵引系统的电机额定效率达到98%以上,显著降低了高速动车组的牵引能耗。     

永磁同步牵引电机有效磁链观测及转矩控制

建立基于有效磁链的永磁同步牵引电机模型,提出基于有效磁链概念的非奇异终端滑模观测器和精确转矩闭环控制方法。首先,在α-β坐标系中构建龙贝格-滑模自适应滑模观测器,准确估计出定子电阻和q轴电感并作为有效磁链滑模观测器的输入;其次,在α-β坐标系中构建有效磁链非奇异终端滑模观测器,并基于滑模等值控制方法实现了有效磁链观测,进而实现转矩的实时估算,以此和转矩给定值构成精确转矩闭环控制,从而提高轨道交通驱动系统的转矩控制精度,改善了轨道交通控制系统的性能。该方法不仅适用于表贴式永磁同步电机,而且适用于内置式永磁同步电机。仿真结果验证了方法的可行性和有效性。     

磁浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的力角特性分析

介绍了中速磁悬浮列车牵引需求分析,选定直线电机类型及设计方案.通过建立面电流模型,给出中速磁悬浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的具体参数设计.再通过分析不同极距、不同尺寸边长、端部效应对电机推力的影响,初步验证电机尺寸参数的合理性.最后通过牵引仿真计算和模型车牵引试验结果论证该电机满足列车牵引需求,为今后中速磁...     

铁道车辆牵引系统用永磁同步电机比较

永磁体的采用,使永磁同步电机即使在空转的时候也能产生反电势,并且随着转速的升高反电势亦升高。当永磁同步电机作为铁道车辆牵引电机时,由于铁道车辆特有的惰行工况,必须解决永磁同步电机在铁道车辆惰行时的高反电势,以及由此带来的重投困难。如果仅从控制的角度,在电机高速运行时施加直轴负向电流,从而减弱合成气隙磁场,以降低反电势,但由此将带来惰行的铜耗,并且对控制器和逆变器的可靠性提出了更高的要求。本文从降低电机高速惰行时的反电势出发,提出了几种永磁电机方案,从而为铁道车辆牵引用永磁同步电机的选择提供一定参考。     

永磁同步电机在铁道牵引领域中的应用

尽管牵引变流器控制的三相异步电机的交流传动系统已经广泛地应用于铁道牵引领域,但近年来,由于永磁材料的迅速发展,使永磁同步电机在铁道牵引领域竞争力明显上升,具有良好的应用前景.本文从铁道牵引的观点出发,对永磁同步电机和异步牵引电机进行了技术比较,介绍了国内外有关研发直接驱动式和全封闭式永磁电动机的概况,分析了永磁同步电机在铁路牵引应用中的发展前景及面临的主要问题.     

地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机冷却结构设计

针对永磁直驱电机体积小、转矩密度高、损耗密度大、散热困难的问题,基于190 k W的地铁车辆用永磁直驱同步牵引电动机,在四角冷却结构的基础上设计了3种往返式循环水路结构,对3种冷却水路结构进行流体场计算,选取最优方案进行温度场分析,制造了一台功能样机进行试验验证,试验结果与计算结果相吻合,且温升合理,电机稳定可靠运行。     

永磁同步牵引电动机温度场仿真分析

以一台永磁同步牵引电动机为例,根据其通风结构和传热特点,基于流体力学与传热学的基本原理,建立了电机流-固耦合的1/4物理模型。采用有限体积法对电机内部稳态温度场进行了仿真计算,并结合试验数据,对该电机的通风冷却结构进行了改进。电机温度场仿真结果和温升数值符合设计要求,温升试验数据验证了仿真计算结果的准确性,为该类型电机通风冷却结构的设计和温升计算提供了理论依据。     

轨道交通中永磁同步牵引系统的优势与挑战

在轨道交通领域,永磁同步牵引系统经历了多年发展,初步进入了商业化阶段。相比传统的感应电机作为牵引电机的传动系统,永磁同步牵引系统能耗更低;电机功率密度更高,可以在功率较低的场合实现直驱;电机可设计成全密封结构,噪声可明显降低。同时,永磁同步牵引系统也具备一些缺点和特殊性,例如永磁体的失磁风险;牵引系统复杂性较高;控制和故障保护上有特殊性;永磁同步电机制造难度和成本较高等。这些问题都需要引起足够重视和深入研究,才能促进永磁同步牵引系统的成熟和应用。最后展望了永磁同步牵引系统在轨道交通领域中的应用前景:虽然无法取代异步电机牵引系统,但永磁同步牵引系统将以其鲜明的优点,在多元化用户需求和细分市场中占得一席之地。     

基于模型参考自适应的永磁同步电机在线参数辨识方法研究

为实现用模型参考自适应(MRAS)对永磁同步电机(PMSM)参数进行在线辨识,建立了参考模型与可调模型,将两模型输出的差经过自适应机构,并通过合适的自适应率来实时调节可调模型中的待辨识参数,最终使得可调模型中的待辨识参数收敛到一个正确的值,从而得到要辨识的电机参数。仿真和试验结果表明,基于MRAS的在线参数辨识算法可以准确、实时地辨识出永磁同步电机的定子电阻、电感和永磁体磁链。