论文题目: 永磁无刷直流电机弱磁技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电机与电器
作者: 严岚
导师: 贺益康
关键词: 永磁无刷直流电机,永磁同步电机,恒功率运行,弱磁,复合转子结构
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 由于城市交通日益拥挤以及环境污染的日益严重,地铁、城市轻轨以及电动车辆近年来发展迅速,车辆电驱动技术也因而越来越引人瞩目。其中永磁电机以其功率密度高、无电刷等优点倍受关注。但由于永磁体激磁磁场不可调节,极大的限制了其在有恒功率、宽速度范围运行要求的车辆电驱动技术中的应用,但也引起了研究者的高度重视。近年来关于永磁同步电机的恒功率弱磁研究取得了长足进展,但较永磁同步电机具有更大功率密度的永磁无刷直流电机的弱磁研究还相当匮乏,亟待深入。本文正是在这样的背景下展开研究,并力图有所突破。 本文对永磁无刷直流电机恒功率弱磁研究进行了较为全面的从仿真到实验、从理论到实践的深入研究,同时对传统面贴式永磁无刷直流电机和复合转子结构的永磁无刷直流电机进行了详尽地理论分析,系统地提出了关于复合转子结构永磁无刷直流电机一套较为完善的理论。 本文首先从BLDCM的导通规律和绕组结构入手,真实模拟了传统面贴式永磁无刷直流电机弱磁调速的物理过程,并获得其在恒转矩和恒功率模式下的解析表达式。从而直观的反映了BLDCM的弱磁机理,获得了影响其恒功率速度范围的关键参数。 借鉴复合转子结构在永磁同步电机恒功率弱磁中的成功运用,将这种结构引入永磁无刷直流电机中,并完成了两台不同磁阻形式和功率、电压等级的原型样机的研制。针对原有d、q轴法的局限性,提出了真实模拟永磁无刷直流电机导电方式的场路结合法实现对永磁无刷直流电机的弱磁分析。并以此为基础,详细对比分析了两种方法所表现出弱磁规律的区别,从而澄清了一些相关误区,发展了永磁无刷直流电机的弱磁研究的相关理论。 在场路结合法分析的基础上,提出了磁阻段提高恒功率速度范围的真实原因,并进一步提出了采用永磁段、磁阻段双d轴错角以扩大转速范围的新思想,并在实践中验证了这种双轴空间错角技术的有效性。从而为复合转子结构永磁电机运行性能优化提供了新的可供选择的调节手段。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 电动车辆驱动电机发展现状
1．2．1 电动车辆驱动电机的要求
1．2．2 常用牵引电机的特性分析
1．2．3 电动车辆驱动电机的对比研究
1．3 永磁无刷直流电动机(BLDCM)发展概况
1．3．1 BLDCM的发展历史
1．3．2 BLDCM的定义
1．4 永磁无刷电机的弱磁技术及研究现状
1．4．1 PMSM恒功率弱磁研究现状
1．4．2 BLDCM恒功率弱磁研究现状
1．5 本文主要研究内容
1．5．1 研究背景
1．5．2 技术路线
1．5．3 研究内容
第二章 永磁无刷直流电机恒功率弱磁机理的研究
2．1 BLDCM工作原理
2．1．1 BLDCM的换相过程
2．1．2 BLDCM的反电势波形
2．1．3 BLDCM的数学描述
2．1．4 BLDCM的转矩特性
2．2 面贴式 BLDCM弱磁调速的解析分析
2．2．1 恒功率弱磁概念的提出
2．2．2 BLDCM恒功率弱磁研究综述
2．2．3 理想反电势波形下 BLDCM的转矩分析
2．3 永磁同步电机恒功率弱磁原理
2．3．1 PMSM的数学模型
2．3．2 逆变器容量对 PMSM速度范围的限制
2．3．3 复合转子结构提高 PMSM恒功率速度范围的机理
2．4 复合转子结构 BLDCM
2．5 本章小结
第三章 弱磁用复合转子BLDCM电机本体设计研究
3．1 基于 Rmxpert的 BLDCM永磁段设计
3．1．1 BLDCM磁路设计及参数校核
3．1．2 极弧系数对反电势波形的影响
3．1．3 斜槽对齿槽转矩的影响
3．2 磁阻段设计
3．2．1 磁阻段结构形式的确定
3．2．2 反电势、相电流、电压的基波分量
3．2．3 BLDCM的交、直轴电感的求取
3．3 基于d、q坐标法的BLDCM的结构优化研究
3．3．1 交轴磁通路障转子结构设计
3．3．2 ALA转子结构设计
3．4 本章小结
第四章 基于场路结合法的复合转子结构BLDCM磁场分析
4．1 BLDCM研究方法概述
4．2 BLDCM的状态空间方程描述
4．3 基于MAXWELL 2D的准静态场有限元求解
4．3．1 最小求解区间的确定
4．3．2 有限元前处理分析
4．3．3 有限元后处理分析
4．4 基于状态空间方程的BLDCM转矩-转速特性研究
4．5 电感参数对 BLDCM恒功率弱磁扩速范围的影响
4．6 实验验证
4．7 磁路饱和对电感参数的影响
4．8 场路结合模型与基波模型预测的弱磁规律比较
4．8．1 恒功率区转矩特性的比较
4．8．2 电机外部运行条件对最大弱磁范围的影响
4．9 复合转子对 BLDCM弱磁性能的影响
4．9．1 恒功率区转矩特性的比较
4．9．2 电机外部运行条件对最大弱磁范围的影响
4．10 本章小结
第五章 复合转子结构 BLDCM的双轴空间错角技术
5．1 复合转子结构 PMSM永磁段与磁阻段位置关系
5．2 复合转子结构 BLDCM双轴空间错角技术
5．3 双轴空间错角复合转子 BLDCM的场路结合分析
5．3．1 最小求解区间的获取
5．3．2 斜槽对磁性能的影响
5．3．3 计及斜槽、双轴错角时的 BLDCM恒功率区转矩-转速特性
5．4 复合转子 BLDCM双轴错角的优化
5．4．1 永磁段、磁阻段相磁链的一阶微分
5．4．2 双轴错角对恒功率区转矩-转速特性的影响
5．5 本章小结
第六章 BLDCM控制系统研究
6．1 BLDCM控制系统与硬件实现
6．1．1 系统基本结构
6．1．2 功率驱动电路
6．1．3 信号采集电路
6．1．4 保护电路
6．2 双模式运行的 BLDCM软件设计
6．2．1 双模式控制软件的总体设计思想
6．2．2 恒转矩模式的软件实现
6．2．3 恒功率模式的软件实现
6．2．4 恒转矩、恒功率工作模式的无障碍切换
6．3 本章小结
第七章 实验研究
7．1 样机参数测定
7．1．1 室温下相电阻
7．1．2 相反电势波形
7．1．3 自感与互感
7．2 实验研究
7．2．1 实验系统设计
7．2．2 恒转矩工作模式的实验研究
7．2．3 恒功率工作模式的实验研究
7．3 本章小结
第八章 结束语
攻读博士学位期间发表的论文
参考文献
致谢
发布时间: 2005-07-14
参考文献
- [1].混合动力电动汽车用永磁同步电动机驱动系统的研究[D]. 曹先庆.沈阳工业大学2008
- [2].混合动力电动汽车永磁同步电机弱磁控制的研究[D]. 那日沙.哈尔滨理工大学2013
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- [6].基于永磁同步电机的单转子变频压缩机控制技术研究[D]. 汪兆栋.华南理工大学2017
- [7].交流伺服系统控制策略及现场总线接口技术[D]. 白玉成.华中科技大学2009
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标签：永磁无刷直流电机论文; 永磁同步电机论文; 恒功率运行论文; 弱磁论文; 复合转子结构论文;