电动汽车永磁同步电机电磁振动特性及控制研究
发布时间：2021-08-06 12:14
在空气污染和能源紧缺日益严重的大环境下,新能源电动汽车已经逐渐成为国内外学者的研究对象。近年来,随着科学技术和材料技术的不断发展,永磁材料的性能也得到了很大程度上的提高,现在越来越多的新能源电动汽车的驱动电机都使用的是永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）,主要是由于其机构简单、运行可靠性高、体积小、效率高等优点逐渐被运用到电动汽车伺服系统的执行机构。不过由于电机本体结构设计并非理想和逆变器的非线性特性等因素使得电机定子电流含有大量的谐波,这些高次谐波在电机正常运行过程中将会引起电磁转矩脉动,从而造成电机的异常振动和噪声,这些电磁振动和噪声将会大大减少电机的使用寿命和效率。针对这类问题,本文对永磁同步电动机振动噪声产生机理和抑制技术进行研究,采用一种通过降低对电机因磁场谐波引起的电磁转矩波动进行补偿的控制策略,来减少电机运行过程中因电磁转矩脉动产生的高次谐波而引起的振动和噪声。首先,本文简要介绍了永磁同步电动机的基本信息,在此理论基础上建立其数学模型、介绍目前技术较为成熟且使用较多的电机控制策略——矢量控制和直接转矩控制。然后,...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１?２０１６年汽车驱动电机类型卩，比（万台）??，
图２．?３永磁同步电动机的基本结构??如图２．３?（ａ）、（ｂ）为面贴式和插入式，从结构上来看，永磁体都是直接贴在转轴上??的，因此永磁同步电机的电感较低，动态性能也可以得到一定的改善。这两种结构又被统??称为外装式结构，其特点在于可以将电机的转子直径做的非常小，转动惯量也会得到降低。??表面贴式和插入式两种结构的永磁同步电机大部分被用于以下两种情况，第一个是由矩阵??变频器发出的矩阵波驱动的ＰＭＳＭ矢量控制系统中，第二个是用于恒功率运行不宽的由正??弦变频器驱动的永磁同步电机的矢量控制系统当中。图２．３?（ｃ）所示的为内嵌式的结构，??这种结构与其他两种结构相比较而言最主要的区别在于将永磁体埋装在转子铁芯内部，因??此其机械强度较高，磁路的气隙也相对较小，凸极率也较大，使得电动机被牵入到同步的??能力也得到了一定增强。内嵌式的结构比较适合在弱磁环境下运行［２５］。??如图２．４所示为永磁同步电机的模型示意图，从图中我们可以看出它和传统的同步电??机较为相似，本体也主要是由定、转子两大部分组成，与传统电机相比最大的区别就在于??转子是由永久磁铁按一定对数组成的。电机定子部分主要由硅钢冲片、三相绕组、机壳和??端盖（固定铁芯）等组成。假设永磁同步电机结构、性能都符合标准，由于电机的定子部??
?＊?ＣＳ??图２．４永磁同步电动机模型示意图?图２．?５永磁同步电动机物理模型??２．２永磁同步电动机的数学模型??永磁同步电机的定子部分装有Ａ、Ｂ、Ｃ三相绕组（对称分布），转子部分装有永久??磁钢（由一定的对数组成的），定、转子在气隙磁场进行耦合，逐渐的，转子产生的旋转??速度就会逐渐和定子中产生的旋转磁极转速相同，加入同步转速的阶段。定子和转子之间??在气隙磁场中存在着相对运动，所以它们的位置也是随着时间的变化而不断改变的，再加??上电机的电磁耦合关系与定、转子各个参量都是有关系的分析起来非常复杂。为了简化分??析，假设永磁同步电机为理想的电机，且满足如下的条件：??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种降低永磁同步电机振动噪声的控制系统设计[J]. 刘兴中,魏旭来,张显亭. 微电机. 2017(04)
[2]大功率永磁同步电机的减振降噪控制方法研究[J]. 于洋,苑利维,魏思维,汪远银. 电机与控制应用. 2017(01)
[3]一种新颖谐波分析算法及其MATLAB实现[J]. 邓新华,陆治国,黎越,王友. 深圳信息职业技术学院学报. 2016(03)
[4]永磁同步电动机控制策略及应用研究综述[J]. 张宏宇,闫镔,陆利忠. 微电机. 2008(04)
[5]永磁同步电机模糊PI控制的仿真研究[J]. 宫勇,王艳秋. 辽宁工学院学报. 2007(05)
[6]永磁同步电机直接转矩控制不合理转矩脉动抑制研究[J]. 李耀华,刘卫国. 西北工业大学学报. 2007(05)
[7]无刷直流电动机特性有限元分析[J]. 王淑红,熊光煜. 微电机. 2007(06)
[8]一种基于DSP改进型永磁同步电机矢量控制系统研究[J]. 廖勇,毛迅. 微电机(伺服技术). 2006(02)
[9]永磁同步电动机的非线性PI速度控制[J]. 王江,王静,费向阳. 中国电机工程学报. 2005(07)
博士论文
[1]基于预测控制的电动汽车用永磁同步电机控制策略与关键技术研究[D]. 刘旭东.山东大学 2016
[2]永磁同步电动机电磁振动噪声源识别技术的研究[D]. 宋志环.沈阳工业大学 2010
[3]开关磁阻电机的减振降噪和低转矩脉动研究[D]. 孙剑波.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]电动摩托车用永磁无刷直流电机电磁噪声抑制技术的研究[D]. 张力伟.西安建筑科技大学 2017
[2]永磁同步电机低振动噪声控制策略研究[D]. 雷轶.上海电力学院 2017
[3]开关磁阻电机模糊PI控制及转矩脉动抑制技术研究[D]. 鹿泉峰.东南大学 2016
[4]永磁同步电动机电磁振动与噪声的研究[D]. 蔡黎明.广东工业大学 2016
[5]电动汽车用永磁同步电机控制问题研究[D]. 忻晓华.天津大学 2016
[6]永磁同步电机振动噪声抑制的主动补偿控制策略研究[D]. 于浩.沈阳工业大学 2016
[7]电动车用永磁同步电机相电压补偿策略研究[D]. 周传炜.哈尔滨工业大学 2015
[8]电动汽车用永磁同步电机仿真及其控制策略研究[D]. 杜翔宇.上海交通大学 2015
[9]基于谐波电流注入法的永磁同步电机转矩脉动抑制策略[D]. 张荣建.哈尔滨工业大学 2014
[10]永磁同步电机电动汽车牵引高性能驱动系统研究[D]. 李英.湖南大学 2014
本文编号：3325756
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?１?２０１６年汽车驱动电机类型卩，比（万台）??，
图２．?３永磁同步电动机的基本结构??如图２．３?（ａ）、（ｂ）为面贴式和插入式，从结构上来看，永磁体都是直接贴在转轴上??的，因此永磁同步电机的电感较低，动态性能也可以得到一定的改善。这两种结构又被统??称为外装式结构，其特点在于可以将电机的转子直径做的非常小，转动惯量也会得到降低。??表面贴式和插入式两种结构的永磁同步电机大部分被用于以下两种情况，第一个是由矩阵??变频器发出的矩阵波驱动的ＰＭＳＭ矢量控制系统中，第二个是用于恒功率运行不宽的由正??弦变频器驱动的永磁同步电机的矢量控制系统当中。图２．３?（ｃ）所示的为内嵌式的结构，??这种结构与其他两种结构相比较而言最主要的区别在于将永磁体埋装在转子铁芯内部，因??此其机械强度较高，磁路的气隙也相对较小，凸极率也较大，使得电动机被牵入到同步的??能力也得到了一定增强。内嵌式的结构比较适合在弱磁环境下运行［２５］。??如图２．４所示为永磁同步电机的模型示意图，从图中我们可以看出它和传统的同步电??机较为相似，本体也主要是由定、转子两大部分组成，与传统电机相比最大的区别就在于??转子是由永久磁铁按一定对数组成的。电机定子部分主要由硅钢冲片、三相绕组、机壳和??端盖（固定铁芯）等组成。假设永磁同步电机结构、性能都符合标准，由于电机的定子部??
?＊?ＣＳ??图２．４永磁同步电动机模型示意图?图２．?５永磁同步电动机物理模型??２．２永磁同步电动机的数学模型??永磁同步电机的定子部分装有Ａ、Ｂ、Ｃ三相绕组（对称分布），转子部分装有永久??磁钢（由一定的对数组成的），定、转子在气隙磁场进行耦合，逐渐的，转子产生的旋转??速度就会逐渐和定子中产生的旋转磁极转速相同，加入同步转速的阶段。定子和转子之间??在气隙磁场中存在着相对运动，所以它们的位置也是随着时间的变化而不断改变的，再加??上电机的电磁耦合关系与定、转子各个参量都是有关系的分析起来非常复杂。为了简化分??析，假设永磁同步电机为理想的电机，且满足如下的条件：??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种降低永磁同步电机振动噪声的控制系统设计[J]. 刘兴中,魏旭来,张显亭. 微电机. 2017(04)
[2]大功率永磁同步电机的减振降噪控制方法研究[J]. 于洋,苑利维,魏思维,汪远银. 电机与控制应用. 2017(01)
[3]一种新颖谐波分析算法及其MATLAB实现[J]. 邓新华,陆治国,黎越,王友. 深圳信息职业技术学院学报. 2016(03)
[4]永磁同步电动机控制策略及应用研究综述[J]. 张宏宇,闫镔,陆利忠. 微电机. 2008(04)
[5]永磁同步电机模糊PI控制的仿真研究[J]. 宫勇,王艳秋. 辽宁工学院学报. 2007(05)
[6]永磁同步电机直接转矩控制不合理转矩脉动抑制研究[J]. 李耀华,刘卫国. 西北工业大学学报. 2007(05)
[7]无刷直流电动机特性有限元分析[J]. 王淑红,熊光煜. 微电机. 2007(06)
[8]一种基于DSP改进型永磁同步电机矢量控制系统研究[J]. 廖勇,毛迅. 微电机(伺服技术). 2006(02)
[9]永磁同步电动机的非线性PI速度控制[J]. 王江,王静,费向阳. 中国电机工程学报. 2005(07)
博士论文
[1]基于预测控制的电动汽车用永磁同步电机控制策略与关键技术研究[D]. 刘旭东.山东大学 2016
[2]永磁同步电动机电磁振动噪声源识别技术的研究[D]. 宋志环.沈阳工业大学 2010
[3]开关磁阻电机的减振降噪和低转矩脉动研究[D]. 孙剑波.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]电动摩托车用永磁无刷直流电机电磁噪声抑制技术的研究[D]. 张力伟.西安建筑科技大学 2017
[2]永磁同步电机低振动噪声控制策略研究[D]. 雷轶.上海电力学院 2017
[3]开关磁阻电机模糊PI控制及转矩脉动抑制技术研究[D]. 鹿泉峰.东南大学 2016
[4]永磁同步电动机电磁振动与噪声的研究[D]. 蔡黎明.广东工业大学 2016
[5]电动汽车用永磁同步电机控制问题研究[D]. 忻晓华.天津大学 2016
[6]永磁同步电机振动噪声抑制的主动补偿控制策略研究[D]. 于浩.沈阳工业大学 2016
[7]电动车用永磁同步电机相电压补偿策略研究[D]. 周传炜.哈尔滨工业大学 2015
[8]电动汽车用永磁同步电机仿真及其控制策略研究[D]. 杜翔宇.上海交通大学 2015
[9]基于谐波电流注入法的永磁同步电机转矩脉动抑制策略[D]. 张荣建.哈尔滨工业大学 2014
[10]永磁同步电机电动汽车牵引高性能驱动系统研究[D]. 李英.湖南大学 2014
本文编号：3325756
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