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交流调磁型永磁同步电机磁通协同调控最大转矩铜耗比控制

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admin 发表于 2024-12-14 04:07 | 查看全部 阅读模式

文档名:交流调磁型永磁同步电机磁通协同调控最大转矩铜耗比控制
摘要:电动汽车驱动系统不仅需要拥有宽广的调速范围和恒功率运行区域,还应具备高效率、低损耗的优点,以实现续航的最大化.针对这些技术特点,该文研究了一种调磁性能优越的交流调磁型永磁同步电机(ACFR-PMSM),分别建立其等效磁路模型和稳态数学模型.并以该电机特殊的径向-轴向结构为基础,研究了其电感特性和转矩输出特性,从理论的角度论证了实现最大转矩铜耗比(MTPCL)控制的可行性.另外,分别采用拉格朗日乘子法和电流选择穷举法,获得了MTPCL控制的径-轴向定子绕组最佳电流选择方案.最后,实现了所提出控制策略的计算机仿真和样机测试,验证了其良好的动态控制性能,详细对比了经典id=0控制和所提出MTPCL控制的实施效果并计算了运行铜耗.

Abstract:Inrecentyears,duetothedepletionoffossilresourcesandthecontinuousintensificationofairpollution,vigorouslydevelopingelectricvehicleshasbecometheconsensusworldwide.However,thesingleexcitationsourcemotor(electricexcitationmotororpermanentmagnetexcitationmotor)usedinelectricvehiclesfailstomeetmultipletechnicalrequirementssimultaneously.ThispaperinvestigatesanACflux-regulationpermanentmagnetsynchronousmotor(ACFR-PMSM)andinnovativelyproposesamaximumtorquepercopperloss(MTPCL)controltoimproveelectricvehicledrivemotors'efficiencyandfluxregulationability.TheinvestigatedobjectisanovelACFR-PMSMwitharadialstatorandwindingssimilartotraditionalradial-fluxpermanentmagnetmotors.Theaxialsideoftherotorisequippedwithanadditionalaxialstatorandwindings.Theradialandaxialwindingsareindependentandcanbecontrolledseparatelybytwoindependentinverters.Theradialandaxialmagneticcircuitsarecoupledintherotor.TheoperationprincipleandmodeofACFR-PMSMarefirstanalyzed,andtheequivalentmagneticcircuitmodelandthesteadystatemathematicalmodelintheradialandaxiald-qcoordinatesystemareestablished.AdetailedcomparisonofcharacteristicsisconductedbetweenACFR-PMSMandtraditionalpermanentmagnetmotorsappliedinelectricvehicledrivesystems.Secondly,byanalyzingtheinductanceandoutputtorquecharacteristicsofACFR-PMSM,theproposedMTPCLcontrolprinciplebasedonradial-axialmagneticfluxco-regulationisexplainedtheoretically.Furthermore,theLagrangemultiplierandcurrentselectionexhaustivemethodsareusedtoobtaintheoptimalcurrentselectionschemeforMTPCLcontrol,demonstratinggoodagreementbetweenthetwomethods.Consideringtheconstraintsofelectricalloadlimitationandinvertercapacity,thepartitionedLagrangemultipliermethodobtainstheoptimaltrajectoryoftheradial/axiald-qaxiscurrentofACFR-PMSM.Inaddition,simulationsoftheclassicalid=0vectorcontrolandtheproposedMTPCLcontrolareconducted,verifyingthefeasibilityoftheproposedMTPCLstrategy.Finally,a200WACFR-PMSMprototypewith6polesand36slotsismanufactured,andtheradial/axialinverterandtestingplatformarespecificallydesigned.TheprimaryelectromagneticperformanceofACFR-PPMSMandtheproposedMTPCLcontrolistested.Thefollowingconclusionscanbedrawn:(1)ACFR-PMSMhasindependentradial/axialACwindingsandaradial-axialcouplingmagneticcircuit,thuspossessingmultipleoperatingmodesandhighcontroldegreesoffreedom.(2)MTPCLcontrolbasedonradial-axialmagneticfluxco-regulationisfeasibleandmoreefficientforACFR-PMSM.(3)FortheMTPCLcontrolofACFR-PMSM,aregionalLagrangemultipliermethodisproposedtoobtainthebestcurrentcontroltrajectoryrapidly.(4)Throughprototypetesting,itisshownthattheproposedMTPCLcontrolhasgooddynamicperformanceandlowcopperconsumption,whichreducescopperconsumptionby12.9%comparedwiththetraditionalid=0control.

作者:王柄东  王道涵  王晓姬  许广生  王秀和Author:WangBingdong  WangDaohan  WangXiaoji  XuGuangsheng  WangXiuhe
作者单位:山东大学电气工程学院济南250061
刊名:电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(12)
分类号:TM341
关键词:交流调磁型永磁电机  最大转矩铜耗比控制  磁通协同调控  
Keywords:ACflux-regulationpermanentmagnetsynchronousmotor  maximumtorquepercopperlosscontrol  magneticfluxco-regulation  
机标分类号:TM351U469.72TP391.9
在线出版日期:2024年7月19日
基金项目:国家自然科学基金,深圳市基础研究面上项目,深圳市基础研究面上项目交流调磁型永磁同步电机磁通协同调控最大转矩铜耗比控制[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(12)王柄东  王道涵  王晓姬  许广生  王秀和电动汽车驱动系统不仅需要拥有宽广的调速范围和恒功率运行区域,还应具备高效率、低损耗的优点,以实现续航的最大化.针对这些技术特点,该文研究了一种调磁性能优越的交流调磁型永磁同步电机(ACFR-PMSM),分别建立其等效磁...参考文献和引证文献
参考文献
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交流调磁型永磁同步电机磁通协同调控最大转矩铜耗比控制.pdf
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