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电气化行业的最新科研集锦(二十八)

2024-02-02


01.电动汽车用永磁同步电机的损耗分析

永磁同步电机(PMSM)作为电动汽车驱动电机的首/选结构,被绝大多数的电动汽车使用。文章对永磁同步电机的功率损耗因素进行分析,并分析了功率损耗的数学计算模型。通过一款油冷式高速永磁同步电机展开了计算和实验,验证了数学计算模型的正确性。为研究油冷式永磁同步电机的功率损耗提供了一种方法。

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02.电动汽车PMSM控制系统抗积分饱和滑模控制器

针对电动汽车电机PI控制系统易因系统内部饱和限制而产生积分饱和现象,从而引发超调和振荡问题,提出一种参数自适应抗饱和滑模控制策略。采用基于幂次—指数混合趋近律的平滑非奇异终端滑模控制器代替传统滑模控制,降低稳态误差,加快响应速度。设计参数自适应抗饱和积分器通过限幅前后误差计算和速度环补偿,减小永磁同步电机物理受限系统的饱和效应对系统超调的影响。为保证新控制系统的稳定性,利用Lyapunov理论进行了稳定性证明。最终,仿真和实验结果表明,该策略在电机速度控制中能够有效改善系统超调,同时削弱滑模控制存在的抖振问题。

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03.基于Maxwell的永磁同步电机磁场仿真及动态特性

相比于传统的电动机,永磁同步电机将电能直接转变为机械能,具有发热小、效率高、结构简单以及可靠性高等优点,但是永磁同步电机容易受到外部扰动,使其动态性能比较复杂。为此,采用有限元分析法对永磁同步电动机磁场进行仿真模拟,搭建Maxwell数学模型,利用Maxwell进行数值模拟分析,从而得出永磁同步电机的空载运行特性和额定负载运行特征。结果表明:随着外部负载的变化,定子电枢使得永磁体的工作点在磁滞回线上变化,电机承受负载后转矩脉动明显增大。仿真结果得出了永磁同步电机的电磁规律和启动特性,为后期永磁同步电机的优化设计奠定基础。

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04.无滤波器高频方波注入永磁同步电机转子位置的估计方法(英文)

针对传统的脉振高频信号注入永磁同步电机(PMSM)转子位置估计方法中,滤波器的引入产生的相移导致对转子位置估计精度的影响。本文采用一种改进的无滤波器高频方波信号注入的转子位置估计方法。首先,传统方法为在估计的轴系注入脉振高频信号,本文提出的方法改进为在估计的轴系中注入高频方波信号,在转子位置信息提取环节中避免了滤波器的带入。然后,选择在静止的轴系对转子位置信号进行解耦,对解调后的转子位置误差采用PLL锁相环处理。系统整体实现了无滤波器转子位置信号处理,提升了转子位置的收敛速度和估计精度以及系统的动态响应性能,仿真实验结果表明,所提的方法收敛速度快,相位延迟小,较好的提升了转子位置检测精度。

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05.基于改进MRAS算法的转动惯量辨识策略

传统永磁同步发电机PWM整流技术通常采用机械式传感器获取准确的位置角度信息,但机械式传感器的安装会增加系统成本,其本身性能易受外界环境变化影响,从而导致系统的可靠性降低。在分析永磁同步发电机的双闭环前馈解耦控制方法后,提出了一种基于滑模观测器法的无位置控制策略。通过在每个PWM周期的电压电流值采用滑模观测器法对反电动势进行估计,从而利用锁相环确定其转子位置。仿真与实验结果均证明所提方法能正确有效地估计转子位置角,并使整流系统输出符合标准的电压波形。

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06.基于Modelica的交流伺服控制系统建模与仿真

永磁同步电机(PMSM)在交流伺服系统中应用十分广泛,其数学模型具有非线性、多变量、强耦合的特点。为提高建模与分析效率,并兼顾PMSM模型在复杂多领域系统中的通用性等问题,提出一种基于Modelica的交流伺服控制系统的建模方法。采用模块化建模与Modelica语言实现了PMSM的非因果建模,在MWORKS平台建立了伺服系统的仿真模型,并在位置控制、速度控制方面测试了3类典型工况。实验表明,所提方法跟随误差小、动态响应快,验证了建模方法和系统模型构建的正确性和合理性,为伺服控制系统和多领域建模与仿真技术的发展提供了新思路

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07.一种旋翼无人机用高功率密度伺服驱动电机设计与优化

针对某旋翼无人机用高功率密度伺服驱动电机的技术要求,通过分析与有限元仿真优化,得出了内转子表贴式永磁转子结构相对更适合于平衡功率密度、效率和转矩波动等指标之间关系的结论。据此设计了一款具有高功率密度、高效率以及较低转矩波动的伺服驱动电机,通过样机进行了试验验证,其性能指标满足设计要求。

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08.高灵敏度SiC动态高温压力传感器仿真研究

为了提高碳化硅(SiC)动态高温压力传感器的灵敏度,采用p型SiC材料,同时对传感器的敏感单元的不同结构——方膜和圆膜,利用Ansys软件进行了静力学仿真与分析,并完成了敏感芯片的尺寸设计。仿真结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为14.2μV/(V·kPa)。在100~600℃内非线性误差小于1.53%。动态仿真表明:传感器的固有频率为481 kHz,传感器可以在160 kHz高频环境中安全工作,该结果为进一步制备SiC高温压力传感器奠定了理论支撑。

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