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电气化行业的最新科研集锦(二十三)

2023-10-31


01.永磁同步电机自适应逆变器非线性补偿

提出一种永磁同步电机基于α,β轴电流误差的自适应逆变器非线性补偿方法,在电压前馈补偿的基础上,利用逆变器非线性参数不确定性导致的电流畸变,将α轴和β轴的电流误差作为PI自适应控制的输入,其输出作为修正量叠加到电压前馈补偿的α,β轴的指令电压中,实时修正由于逆变器非线性参数不确定性导致的补偿误差。该方法有效地改善了电机三相电流的畸变,增强了电机控制的稳定性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

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02.提升电动汽车驱动电机铁心线切割精度的工艺研究

采用电火花线切割加工电动汽车驱动电机铁心,具有性能影响较小、不受电机铁心设计形状限制等优点,对于研发阶段的电动汽车驱动电机铁心的加工制作具有较大优势。通过提升电动汽车驱动电机铁心线切割精度的工艺研究,采用样片叠加、定位、工艺技术等,提升了线切割加工精度,满足了电动汽车驱动电机铁心的设计及加工要求,为后续驱动电机的整体制作奠定了基础。

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03.提高电机低温带载性能设计研究

针对某特殊结构电机低温带载能力明显下降问题,梳理各方面影响因素,基于电机不同材料的温度属性,运用有限元仿真分析,确定了网格属性和边界条件,建立了电机有限元模型。基于有限元模型,分析计算影响电机低温阻力矩结构件在不同温度下配合间隙的形变情况,根据仿真结果优化了结构件的配合间隙量值。实验结果验证了仿真分析及优化方案的可靠性,解决了电机低温带载能力明显下降的技术难题。

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04.基于变步长Adaline神经网络的永磁同步电机参数辨识

为了提高永磁同步电机在线参数辨识结果的收敛速度并减小稳态误差,首先对考虑逆变器非线性因素电压补偿的表贴式永磁同步电机电压方程进行变换,从而消除误差电压的影响。在此基础上,提出一种变步长自适应线性(Adaline)神经网络算法,对表贴式永磁同步电机参数进行在线辨识。实验结果表明,所提方法能有效减小定子电阻、电感、转子磁链辨识结果的稳态误差,同时提高辨识结果的收敛速度。

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05.电动汽车用永磁同步电机铁心采用非晶合金与硅钢的性能比较

为有效分析和削弱并轴式双转子永磁同步电机的齿槽转矩,首先给出并轴式双转子永磁同步电机并接区气隙尺寸确定的一般原则,其次在计及并接区特殊结构参数的情况下给出各部分等效磁导的计算公式,进而建立并轴式双转子永磁同步电机等效磁网络模型,并通过能量差分法建立该电机齿槽转矩的解析表达式,然后以一台双8极54槽并轴式双转子永磁同步电机为例,建立其2D有限元计算模型,综合分析电机并接区气隙、永磁体、槽口宽度等不同结构的尺寸参数对齿槽转矩的影响,得到削弱并轴式双转子永磁同步电机齿槽转矩的有效方法,最后使用田口法以电机齿槽转矩为优化目标,以并接区气隙尺寸、永磁体尺寸、定子槽口宽度等不同参数作为优化变量进行优化分析,有效提高电机的性能。

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06.基于直接判据提取方式的直轴电流补偿型IPMSM最大转矩电流比控制算法

为实现内嵌式永磁同步电机(IPMSM)高性能运行,该文提出一种最大转矩电流比(MTPA)决策与控制算法,旨在简化控制结构、加快系统动态响应、增强系统鲁棒性。该算法根据dq轴电流直接计算电磁转矩的微分项,并以此作为MTPA状态的决策判据。根据判据值对d轴电流参考值进行补偿,实现对MTPA状态的在线追踪。所提算法无需实际或虚拟信号注入和解算环节,系统动态性能得以提高。d轴电流补偿控制解决了算法收敛速度对负载条件较敏感的问题,提升了控制系统的鲁棒性。理论分析、仿真计算和实验结果验证了该方法的有效性和优越性,与虚拟信号注入法相比,所提出的算法在不同负载下对MTPA状态的收敛时间降低为原来的1/5~1/2。

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07.多三相分数槽集中式绕组容错电机匝间短路故障温度场分析

匝间短路是一种常见的电机绕组故障,会产生巨大的短路故障电流,导致绕组局部过热并使电机性能下降,造成严重的安全事故和连带损失。该文研究了一台多三相永磁磁阻电机在不同运行工况下匝间短路故障的电磁和热特性。通过精细化绕组建模将故障线圈和健康线圈加以区分,建立三维全域流固耦合仿真模型提高仿真精度。论文基于2D电磁模型和3D热模型的联合仿真分别探究了短路线圈位置、短路线圈匝数、负载电流以及转速对永磁电机匝间短路温度的影响,并加工一台功率为5kW的样机进行实验验证。实验结果验证了仿真模型的准确性,同时为预防匝间短路故障提供了依据。

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08.电磁成形过程中能量动态转换机制

电磁成形(electromagnetic forming,EMF)技术因其较低的能量转换效率饱受诟病,目前针对其能量转换过程的研究也不充分。传统研究往往重点关注成形精度的改善,缺乏从能量的角度对成形效率进行优化。为此,本文针对管件电磁胀形过程,采用理论分析与仿真计算相结合的方式,揭示了整个成形过程中各种能量相互转换的动态过程;得到了电源参数、线圈参数以及耦合关系变化对能量转换效率的影响规律。结果表明,在管件电 磁胀形中,能量转换效率随着电源电容值、线圈匝数、层数的增加,呈现先增大后减小的趋势,成形过程的能量转换效率存在最优设置,优化后的效率约为优化前的1.5倍。而相较于电源参数以及线圈结构参数的改进,通过添加集磁器来改进成形系统间耦合关系的方式对能量利用效率的提升更为明显,可进一步将效率提升至1.7倍。本文研究成果可以加深对EMF能量动态转换机制的理解,并为EMF能量转换效率的研究提供新思路。

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