电动汽车用永磁电机弱磁调速能力-论文
永磁同步电机弱磁调速
永磁同步电机弱磁调速控制文献阅读报告专业：电气工程及其自动化学生：学生学号:学生班号:本篇论文是从阅读文献报告的角度来解读论文的。
稀土永磁同步电机早在上世纪七十年代就开始出现，现在已被广泛使用，其具有重量轻、体积小、效率高、弱磁扩速能力强等一系列优点，成为航空、航天、武器装备、电动汽车等领域重要发展方向。
由于永磁同步电机磁场结构复杂，使得计算准确度差，磁极形状与尺寸的优化，调速性能等都是永磁电机设计的难点。
这些年来，如何提高永磁同步电机恒功率调速比的问题是研究的重点，永磁电机及其驱动器的设计成了电机领域研究的热点课题。
本文主要研究容是对置式永磁同步电机设计及弱磁性能的研究。
分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上，通过阐述弱磁调速的控制原理，提出了一种基于电流调节的PMSM定子磁链弱磁控制算法，有效地拓宽了恒功率调速比。
并在Matlab/Simulink环境下，构建了永磁同步电机弱磁控制系统的速度和电流双闭环仿真模型。
仿真结果证明了该控制系统模型的有效性，恒功率调速比达到了4： 1，为永磁同步电机弱磁调速控制系统的设计和调试提供了理论基础，有一定的实际工程价值。
关键词：置式；永磁电机；弱磁控制；电流跟踪算法；仿真建模目录永磁同步电机弱磁调速控制文献阅读报告 (1)一、研究的问题 (4)二、研究方法 (5)2.1 永磁电机的数学模型 (5)2.2弱磁调速原理 (6)2.3 基于Matlab的PMSM弱磁控制系统仿真模型建立 (7)2.4 仿真结果 (11)三、解决效果 (12)3.1 结论 (12)3.2感悟与体会 (12)本次阅读文献报告的主要课题是研究对置式永磁同步电机弱磁调速控制的研究，报告容主要来自等，在写作过程中也参考了一些关于永磁同步电机弱磁调速控制方法设计以及弱磁性能研究等方面的资料现在从关注的问题、所用的研究方法及关注问题解决的效果三个方面来阐述报告容。
一、研究的问题近年来，随着稀土永磁材料和电子功率器件的发展，永磁同步电机获得了广泛研究。
电动汽车用永磁同步电机超前角弱磁控制
Id
cos
I q = I s sin
( 4)
式中 I s 为定子电流幅值, 为同步旋转角度
当电机工作在额定转速以下时, 由于 d, q 轴电
流给定恒定, 同步旋转角 也为一恒定值. 当转速超
过额定转速时需 要对 d , q 轴电流分量 进行重新分
配, 此时可以通过改变电流矢量角 来改变 d , q 轴
本文提出了一种永磁同步电机超前角弱磁调速控 制方案, 通过考察电机运行过程中系统电机端电压对 变流器直流母线电压的利用率来控制超前相位角的大 小. 仿真与实验表明, 该方案不仅解决了电流调节器磁同步电机在高倍基速以上的稳定运行, 而且降低 了整个控制方案的电压等级, 从而降低了工业应用成 本.
电动汽车用永磁同步电机超前角弱磁控制*
罗德荣, 曾智波 , 黄守道, 陈自强, 李建业
( 湖南大学 电气与信息工程学院, 湖南 长沙 410082)
摘 要: 提出了一种电动汽车用内置式永磁同步电机超前角弱磁控制方案, 实现了高
倍、平滑扩速和降低控制系统成本的目的. 该控制方案以电机端电压对变频器直流母线电压
法继续上升. 此时必须考虑对其进行重新分配, 在增
加反向直轴去磁电流的同时减少交轴电流的给定,
这样便可以使转速工作在额定转速以上, 同时也实
现了整个额定转速以上的恒功率控制.
系统对内置式永磁同步电机在额定转速以下采
用最大转矩/ 电流控制, 电机在运行过程中定子电流
在 d, q 轴上的电流分量始终满足以下关系式:
Abstract: T his paper present ed a method of leading angle f lux weakening control for int erior permanent magnet synchronous mot or ( IPMSM) on the electric vehicles, and achieved the purposes of high times, smoot h and wide speed operation and low cost of cont rol syst ems. T he control algorithm based on t he utilization of inverter's DC bus voltage determines t he deviation degree of t he rot or synchronization rotation angle by constructing a new index loop of voltage and achieves t he purpose of ext ending t he operation speed range. T he transit ion of flux w eakening is smooth, and the algorit hm of leading angle flux w eakening control has not hing with parameters and realizes the high time f lux weakening control of IPMSM. It not only meet s the requirements of wide speed operat ion, but also reduces t he cost of the whole system. The effect iveness of the proposed control scheme is verified by comput er simulation and experimen t al results.
电动汽车永磁同步电动机弱磁调速研究.
摘要本文围绕电动汽车用永磁同步电动机(PMSM调速系统展开工作，主要从控制角度研究扩展PMSM的调速范围。
永磁同步电动机具有体积小、效率高以及功率密度大等优点，特别是内置式PMSM具有较宽的弱磁调速能力。
上个世纪80年代以来，随着稀土永磁材料性价比的不断提高，以及电力电子器件的快速发展，永磁同步电动机的研究也进入了一个新的阶段。
矢量控制理论是交流调速领域的一个重大突破。
本论文详细讨论了永磁同步电动机的矢量控制，在推导其精确数学模型的基础上，分析了永磁同步电动机的几种矢量控制策略，包括了id=0控制、co sφ=1控制以及最大转矩/电流控制方式。
弱磁控制是永磁同步电动机矢量控制的前沿课题。
论文分析了永磁同步电动机弱磁调速原理，提出了三种特殊转子结构的新弱磁方案。
本文还围绕电动汽车用永磁同步电动机调速系统的硬件开发展开工作。
以TI公司专用于电机控制的TMS320LF2407A型数字信号处理器(DSP作为核心，开发了全数字化的PMSM矢量控制调速系统，并完成相应的系统硬件设计。
最后对所设计的电动汽车用永磁同步电动机驱动系统进行了初步的实验验证，表明采用本文所提出的全速范围弱磁控制算法具有较快的动态响应速度，可以满足调速系统弱磁性能要求。
关键词：永磁同步电动机；矢量控制；弱磁控制；控制器AbstractThis dissertation is devoted to the study on Permanent magnet synchronous motor (PMSM drive system for electric vehicle (EV application. It is mainly to improve the control of motors, then expand the scope of the motor speed. PMSM has the advantage of small volume, high efficiency and power density, especially inner permanent magnet synchronous motor have the ability of wide field-weakened operation. Therefore there search on PMSM has entered a new stage since the 1980’s with the improvement of ratio between the performance and the price of the rare earths PM material and the development of the power electronics devices. Vector control (VC theory is a great breakthrough in the AC speed control field. Also details of the VC of PMSM is presented in the paper，and the analysis of several circuit control strategies of VC theory applied to the PMSM control，which include theid=0 control，cosφ =1 control and the max torque/current control. The paper discusses the theory of weaking flux speed control of PMSM which is a new development direction. Then it brings out three new weaking flux plans，which have special rotor structures. This dissertation is devoted to the study of hardware on PMSMdrive system for EV application. Based on TI company DSP special-designed for motor control on TMS320LF2407A designs and develops a full-digital PMSM vector control system, and hardware of the system is accomplished. Finally, the experiment has been done for the drive which design in the paper. Result of the experiment indicate validity of the field-weakening method which introduced in the paper.Key word : PMSM Vector control field-weakened operation controller目录1 绪论 31.1 课题背景及意义 31.2电动汽车的发展现状及趋势 51.2.1 国内外主要国家电动汽车发展情况 51.2.2 电动汽车的发展趋势 71.3 永磁同步电动机弱磁控制研究现状 81.3.1从改进控制方法角度提高永磁同步电动机的弱磁能力 81.3.2从电机结构设计提高永磁同步电动机的弱磁能力 91.4 课题主要工作 92 电动汽车永磁同步电动机弱磁调速控制策略分析 102.1 永磁同步电动及数学模型 102.2 永磁同步电动机矢量控制原理 152.3 永磁同步电动机矢量控制基本电磁关系 162.3.1 电压极限椭圆 162.3.2 电流极限圆 182.3.3 恒转矩轨迹 182.3.4 最大转矩/电流轨迹 192.4 永磁同步电动电流控制策略 192.4.1 i d=0控制 192.4.2 控制 212.4.3 最大转矩/电流控制 222.4.4三种电流控制策略的比较 252.5 永磁同步电动机的弱磁控制 262.5.1 永磁同步电动机弱磁控制的基本原理 262.5.2 最大输入功率弱磁控制 292.5.3 永磁同步电动机弱磁扩速能力的提高 302.5.4 永磁同步电动机弱磁扩速困难原因分析 312.5.5 永磁同步电动机弱磁扩速方案 322.6 本章小结 343 电动汽车用永磁同步电动机的DSP控制 343.2电动汽车电机调速系统主电路设计 353.3 基于TMS320LF2407A DSP的电动汽车电机调速系统控制电路设计 353.3.1 速度给定模块 363.3.2 电机相电流检测电路 373.3.3 位置检测接口电路 383.3.4 PWM信号输出及动作保护电路 393.4 软件控制简要说明 403.5 转子位置与速度检测 413.5.1 转子位置检测 423.5.2 转子速度检测 433.5.3 最小和最大转速计算 431 绪论1.1 课题背景及意义汽车自1866年诞生以来，应用越来越广泛，技术不断发展，已经成为衡量一个国家物质生活和科学技术发展水平的重要标志，汽车工业己经成为世界经济和各国经济发展的支柱产业。
永磁同步电机弱磁调速的研究
DOI ：10．19392/j．cnki．1671－7341．201920174永磁同步电机弱磁调速的研究睢丙东韩伟河北科技大学河北石家庄050000摘要：永磁同步电机弱磁调速是现代电机研究的热点之一，解释永磁同步电机传统的弱磁控制原理，研究分析传统弱磁调速的主要缺陷及限制调速范围的因素。
阐述弱磁调速的研究现状以及总结研究的新动向。
关键词：永磁同步电机；弱磁调速；调速范围现代永磁同步电机因为具有高转矩密度、高效率、较为优秀的低速驱动性能以及较宽的调速范围，已经被广泛的应用于电动汽车的驱驱动中。
永磁同步电机调速系统大多由直流电源、逆变器、控制器和电机组成。
但是永磁同步电机励磁所采用的稀土永磁体，磁场不能被调节，因而需要采用弱磁控制的方法来提高转速。
当电机输出功率一定，在低转速时扭矩的提高必然带来额定转速的降低，此时需要弱磁调速控制，如果保持最高转速且稳定，则弱磁调速的范围也随之提高。
因此对弱磁调速能力的研究对提升整个永磁同步电机控制系统的性能有着重要意义。
1弱磁调速的基本原理永磁同步电机弱磁控制原理在于对它励直流电动机的弱磁控制。
由于PMSM 的转子是永磁体，无法通过控制励磁电流的方法去实现弱磁控制，通过电流所产生的励磁来抵消永磁体的磁通方向从而实现弱磁控制。
当转矩恒定且电机稳定运行时，忽略定子电子Ｒs ，定子电压峰值表示为：|u s |=ωr |ψs |=ωr （ψf +L d i d ）2+（L d i d ）槡2（1）式中u s 为最大电压、ψs 为定子磁链。
根据（1）式可知，当|ψs |稳定时，电机的转子转速ωr 和定子电压成正比，且由于最大电压值|ψs |的约束，转速ωr 受到限制，电机会达到最大转速为ωn ，称其为转折速度。
当需要拓宽调速范围时，就需要使用弱磁控制的方法。
如下图为电机的转子永磁励磁结构。
电机转子结构图一般去磁作用有两种方法：1增加直流去磁电流分量；2减小交轴电流分量，可以维持电机的电压平衡关系。
新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制
新能源汽车新型电机的设计及弱磁控制新能源汽车的发展是当前汽车行业的热点之一，而电机作为新能源汽车的核心部件之一，其设计及弱磁控制技术的研究与应用也备受关注。
本文将从新能源汽车电机的设计以及弱磁控制两个方面进行探讨。
一、新能源汽车电机的设计新能源汽车电机的设计是保证其高效、稳定、可靠运行的关键。
首先，电机的功率和转速需与车辆的需求相匹配，以确保车辆性能的高效和稳定。
其次，电机的结构和材料选择应考虑到轻量化和散热性能，以提高车辆的续航里程和承载能力。
此外，电机的控制系统也需要具备高效率、快速响应和精准控制的特点，以满足不同驾驶场景下的需求。
针对以上需求，新能源汽车电机的设计通常采用无刷直流电机（BLDC）或永磁同步电机（PMSM）。
这两种电机具有高效率、高功率密度、高扭矩、低噪音和可靠性好等优点，逐渐成为新能源汽车的首选电机类型。
同时，设计者还需要考虑电机的永磁体材料、绕组结构、冷却系统等方面的优化，以提高电机的性能和可靠性。
二、新能源汽车电机的弱磁控制弱磁控制技术是新能源汽车电机控制领域的重要研究方向之一。
传统的电机控制方法通常采用定磁转矩控制或恒磁转矩控制，但这些方法在低转速和低负载情况下容易产生振动和噪音，同时也会降低电机的效率。
而弱磁控制技术可以有效解决这些问题。
弱磁控制技术通过改变定子电流的相位和振荡频率，实现对电机转矩和速度的精确控制。
其核心思想是在低转速和低负载情况下，通过减小定子电流的幅值，使电机工作在弱磁状态下，从而降低振动和噪音，提高电机的效率。
同时，弱磁控制技术还可以实现对电机转矩的精确控制，使车辆在起步、行驶和制动等不同工况下具备更好的驾驶性能和舒适性。
弱磁控制技术的实现主要依赖于先进的电机控制算法和控制器的设计。
目前，常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
这些算法可以根据电机的输出信号和目标转矩进行自适应调节，以实现对电机转矩和速度的精确控制。
同时，控制器的设计也需要考虑到实时性、可靠性和抗干扰性等因素，以确保电机控制系统的稳定性和可靠性。
电动汽车用永磁同步电机的超前角弱磁控制
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｏｎｇｙａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｏｎｇｙａｎ ３６４０１２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｗｏｌｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１２３００，Ｃｈｉｎａ）
第 ３８卷第 ２期 ２０１６年 ６月
南昌大学学报 （工科版 ） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｅｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、
文 章 编 号 ：１００６—０４５６（２０１６）０２—０１９６—０４
Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．２ ］ｕｎ．２０１６
电动 汽 车用 永磁 同步 电机 的超 前 角 弱磁 控 制
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ＰＭＳＭ ；ｌｅａｄｉｎｇ ａｎｇｌｅ ｆｌｕｘ—ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ
永 磁 同步 电 动机 （ＰＭＳＭ ）具 有交 流 电动 机 的 无 电刷 结构 、不需 要励 磁绕 组 ，体积较 小 等结构 上 的 优点 ，也 具有 直流 电动机 的调速 性能 好 的优 点 ，且运 行可靠 ，控制效率高 ，因此电动汽车用永磁 同步电机 作 为驱 动 电机 已经得 到广 泛 的应用 。永 磁 同步 电机 的控制 可分 为基 速 以下 的恒转 矩控 制 和基速 以上 的 恒 功率 控制 。基 速 以下 的恒 转 矩 控 制 ，需 要 满 足 电 动 汽车 快速 起 动 、加 速 、负 荷爬 坡 等 要 求 ；基 速 以上 恒 功率 控 制 ，需 要 满足 电动 汽车 高速行 驶 、超 车 等要 求 ，并 能获 得较 宽 的调 速范 围 。
永磁同步电动机弱磁调速控制
1.1 永磁同步电机简介
由于高性能电机控制理论和电力电子技术以及微机控制技术的迅速发展，永磁 (PM)电机以其高效性，高转矩惯量比，高能量密度而得到了更多关注。 PM电机通常分为两类： 永磁无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)。 BLDC 通常具有梯形波反电势波形，如图1.1b)。梯形波反电势由定子集中绕组和方波充磁的 表面磁铁产生。其转子位置的测量可以非常方便地利用反电势的测量得到，控制方式 简单。但存在转矩脉动,换相间存在冲击电流，一般不太适用于高性能驱动。
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ωr
+
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−
PI
Tr
+
dT −
Hystersis controller
ψf
32
4
56
1
ia
ib
Tf
ψf
1
Ψ, T
Controller
VDC ia ib
s
encoder
PMSM
（c） 直接转矩控制器 图 1.3 PMSM 的主要控制方法 1.2.1 VVVF 控制 VVVF控制策略的控制变量为电机的外部变量，即电压和频率。控制系统将参考 电压和频率输入到实现VVVF的调制器中，最后由逆变器产生一个交变的正弦电压施 加在电机的定子绕组上，使之运行在指定的电压和参考频率下。逆变器所用的调制方 式为脉冲宽度调制(PWM)。PWM可以有多种不同的实现方式，如空间矢量调制 (SVPWM)。PMSM的VVVF控制方框图如图1.3(a)所示。 这种控制方法无需从电机引入任何速度、位置或电压、电流反馈信号，属于开环 控制。这种控制系统易于实现且价格低廉。由于系统中不引入速度、位置或其它任何 反馈信号，因此不能即时捕捉电机状态，无法对电机进行精确的电磁转矩控制。由于 仅使用一个调节器实现对输入电压和磁链的调制，将导致输入电压、频率信号和电机 最终的转矩、速度反应之间的通讯速度降低，使电机的响应变慢。这种驱动系统仅适 用于风机、水泵之类无需精确控制的场合。 1.2.2 磁场定向矢量控制 Blaschke在1971年发表了第一篇有关异步电机(IM)的矢量控制(VC)的方法，之后 该方法被应用于PMSM中。这种控制方法目前已经全面发展并在工业上被认为是较成
基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统研究
基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统研究基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统研究摘要：本文研究了基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统。
首先，介绍了永磁同步电机的基本原理和特点，并分析了调速系统的重要性。
然后，详细讨论了永磁同步电机调速系统中的弱磁升速技术。
最后，通过实验验证了该调速系统的有效性和可靠性。
引言永磁同步电机是一种具有高效率、高功率密度和高控制精度的电机。
近年来，随着电动汽车、舰船和风力发电机组等应用领域的广泛发展，永磁同步电机的研究成为了热门话题。
调速系统作为永磁同步电机的关键组成部分，对电机性能和运行稳定性起着至关重要的作用。
永磁同步电机的调速系统主要包括传感器、控制器和驱动器等组件。
其中，驱动器是实现电机速度调节和转矩控制的核心部分。
传统的永磁同步电机调速系统通常采用磁场定向控制策略，通过测量电机的电流、转速和位置信号来控制电机的运行状态。
然而，由于传感器的测量误差和传递延迟等因素的存在，传统调速系统的响应速度和控制精度有一定的限制。
为了解决这一问题，本文提出了一种基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统。
弱磁升速技术是指在电机低速、小负载或突变负载条件下利用磁场变化特性实现电机的快速响应和高控制精度。
该技术主要包括双矩极调速和磁链损耗调速两种方式。
双矩极调速是指通过调整电机的矢量控制策略，使电机在低速运行时仅激励一个磁极，从而提高转矩响应速度。
同时，通过改变磁极数目和位置的方式，可以进一步优化电机的性能。
磁链损耗调速是指通过调整电机的绕组参数和通电方式，降低电机的磁链大小和损耗，从而减小电机的转矩惯量和响应时间。
该方法主要通过降低电机的漏磁和回路阻抗来实现。
实验结果表明，磁链损耗调速可以显著提高电机的静态和动态响应性能。
为了验证弱磁升速技术在永磁同步电机调速系统中的应用效果，本文设计了一台基于DSP控制器的实验平台。
在实验中，通过改变电机的磁极数目和位置，以及调整绕组参数和通电方式，分别进行了双矩极调速和磁链损耗调速的性能测试。
电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究(一)――概要
收稿日期 :2001212229基金项目 :国家 863计划项目 (8632Z37203 1电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究 (一———恒转矩控制及弱磁控制时的功率特性徐衍亮(250061山东省济南市山东大学电气工程学院 (100083北京市北京航空航天大学宇航学院摘要采用 d 、 q 坐标系下的相量分析方法 , 研究永磁同步电动机(PMSM 、特别是电动汽车用 PMSM 1详细分析了不同弱磁率、不同凸极率对电机电压、电流相量变化轨迹的影响 , 及由此引起的电机的功率特性及弱磁扩速能力的差异 1推导出以弱磁率和凸极率为变量的 PMSM 的弱磁扩速倍数表达式 , 由此得出提高 PMSM 弱磁扩速能力的根本途径 , 比较了不同磁路结构 PMSM 弱磁扩速能力的大小 1关键词功率特性 ; 弱磁 ; 相量分析 /电动汽车 ; 永磁同步电动机中图分类号TM41文献标识码 :A文章编号 :1000-5323(2002 05-0401-05STU DY ON POWER CAPABIL ITY AN D FL UX 2WEAKENING L EVE L OF PERMANENT MAGNET SY NCHRONOUS MOTORIN E L ECTRIC VEHICL E APPL ICATION (Ⅰ— POWER CAPAB IL IT Y WHEN CONSTAN T TORQU E AND FL U X2WEN KEN IN G CON TROLX U Y an 2liang(School of Elect. Eng. , Shandong Univ. , Jianan City , Shandong Province 250061,China(Beijing Univ. of Aeronautics and Astronautics , Beijing City 100083, ChinaABSTRACT The phasor method is adopted for the first time to analyze the influence of the demagnetizing coefficient , saliency ratio on the loci of voltage and current and then on the power capability and flux 2weakening level of permanent magnet synchronous motor (PMSM especially in electric vehicle (EV application. The de2scription of the PMSM ’ s flux 2weakening adjusting speed capability is wor ked out and expressed with the demag 2netizing coefficient and saliency ratio , by which the radical methods to enhance the PMSM ’ s flux 2weakening ca 2pability are concluded , and the flux 2weakening capability of PMSM with different magnet structures is com 2pared.KE Y WOR DS Power capability ; Flux 2weakening ; Phasor analysis/Electric vehicle (EV ; Permanent magnet synchronous motor (PMSM2002年 10月第 32卷第 5期山东大学学报 (工学版JOURNA L OF SHAN DONG UNIVERSIT Y(ENGINEERING SCIENCEVol. 32 No. 5Oct. 20020引言永磁同步电动机具有尽可能宽广的弱磁调速范围对电动汽车驱动有特别重要的意义 , 能够在电机最大功率 (即逆变器容量不变的条件下提高电动汽车的起动加速能力 [1]及低速爬坡能力 , 或者说在保持电动汽车起动加速及低速爬坡能力不变的前提下降低电机的最大功率 , 从而降低逆变器的容量 1因此对电动汽车驱动用 PMSM 功率特性 (功率转速特性及弱磁扩速能力的分析具有更为重要的意义 1目前 , 分散地选取几组电机参数 (永磁磁链和交直轴电感进行功率特性曲线比较是永磁同步电动机功率特性分析的通用方法 [2~7]1然而这一方法不但分析结论缺乏普遍性 , 而且无法对电机参数变化引起的功率特性曲线的差异原因进行研究和探讨 1实际上 , 永磁同步电动机的不同参数产生电机不同的功率特性 , 原因在于不同电机参数引起电机电压电流相量不同的变化轨迹 1因此本文采用永磁同步电动机 d 、 q 坐标系下的相量分析方法 , 以弱磁率和凸极率为电机参数 , 从电机调速过程中电压电流相量的变化轨迹出发 , 考虑到电动汽车用电机运行的实际 , 研究永磁同步电动机的功率特性 , 对电机的凸极率和弱磁率变化所引起的电机功率特性差异进行综合分析 1本论文由两部分组成 , 第一部分采用永磁同步电动机 d 、 q 坐标系下的相量分析方法 , 以凸极率和弱磁率为电机参数 , 分析了永磁同步电动机恒转矩控制及普通弱磁控制时的电压电流相量的变化轨迹及功率特性的变化规律 ; 第二部分在第一部分的基础上分析了最大输入功率弱磁控制的电压电流相量的变化轨迹及功率特性 , 提出最大输入功率弱磁控制的等效电流控制策略 , 推导出以弱磁率和凸极率为变量的 PMSM 的弱磁扩速倍数的数学表达式 , 提出提高 PMSM 弱磁扩速能力的根本措施 , 分析了损耗、饱和等因素对 PMSM 功率特性及弱磁扩速倍数的影响 1 1电动汽车驱动用永磁同步电动机电流控制策略及其相量分析方法电动汽车驱动用永磁同步电动机与一般驱动用永磁同步电动机的区别在于 , 前者需更大的短时和瞬时大电流 , 使其不但拥有恒转矩控制和普通弱磁控制 , 还具备最大输入功率弱磁控制的条件 11. 1永磁同步电动机电流控制策略由于永磁同步电动机的功率特性及弱磁扩速能力不但决定于电机本身的参数 , 还与逆变器容量及直流母线电压大小有关 , 因此以下分析是以电机的凸极率ρ和弱磁率ξ为参数 , 分别定义为 :ρ=LL d(1ξ=Ψf(2 其中 :L d 、 L q ———直交轴电感Ψf——— d 、 q 坐标系下永磁磁链电动汽车用永磁同步电动机的电流控制策略有三种即 [2~4]:1 恒转矩控制:i s =i lim , u Φu lim ;2 普通弱磁控制 :i s =i lim , u =u lim ;3 最大输入功率弱磁控制:i s Φi lim , u =u lim ; 其中 :i s 、 u s 分别为 d 、 q 坐标系下电机电流和电压 , i lim 、 u lim 分别为 d 、 q 坐标系下电机的极限电流和极限电压 1对这三种电流控制策略 , 其中恒转矩控制和普通弱磁控制是必须存在的 , 最大输入功率弱磁控制只有在ξ>1时才有可能存在 1电流控制策略的详细内容请见有关文献 11. 2调速永磁同步电动机功率特性相量分析方法图 1为调速永磁同步电动机d 、 q 坐标系下的相量图 , 其中角α、β分别为电压电流相量与 q 轴的夹角, φ为功率因数角 , 在不计各种损耗的假定下 , 电机的功率可表示为 :P em =u s i s cos φ(3 为使分析更具普遍性 , 永磁同步电动机功率特402山东大学学报 (工学版 2002年性的分析以标幺值形式进行 , 功率及电角速度的基值 P c 、ωc 分别定义为 :P c =P emN =u lim i lim N(4 ωc =Ψf(5其中, i lim N =Ψf /L d可以看出 , 基值功率是弱磁率为 1时电机的最大功率 , 基值电角速度为电机理想空载时的转折电角速度1图 1永磁同步电动机电压电流相量Fig. 1 Phasors of voltage and current of PMSM2永磁同步电动机恒转矩控制和普通弱磁控制时的功率特性2. 1电压电流相量变化轨迹根据前述电流控制策略 , 永磁同步电动机在恒转矩控制及普通弱磁控制下 , 电压、电流相量角α、β满足下式 :α=tan -1[ρcos β/(1/ξ-sin β ]ξ<1/sin β180°-tan -1[ρcos β/(sin β-1/ξ]ξ>1/sin β90°ξ=1/sin β(6因此 , 永磁同步电动机在整个恒转矩控制区和普通弱磁控制区具有如图 2所示的电压、电流相量变化轨迹 , 可以看出 :1 在恒转矩控制区 , 电流相量保持为 OA i 不变 , 其相角β1可表示为下式 :β1=0°ρ=1sin-1224(ρ-1ρ≠ 1(7电压相量相角为α1, 幅值由 0增加到其极限电压 u lim 12 在普通弱磁控制区 , 电流相量由 OA i 变化到 OB i , 即幅值不变 , 相位由β1→ 90°; 电压相量幅值不变 , 但相位由α1开始根据弱磁率的不同而具有不同的变化规律 1ξ=1时 , 随电流相量由 OA i 变化到 OB i , 电压相量由 OA u 变化到 OB u , 即随电流相位由β→ 90°, 电压相位也由α1→90°, 如图 2a 所示1ξ<1时 , 在整个弱磁区 , 电压相量相角先由α1增大到某一最大值αz , 然后再减少到 0, 变化轨迹如图 2b 所示 , 即电压相量由 OA u 变化到 OB u , 然后反转变化到 OC u 1而且电压相角为αz (即电压相量转折时的电流相角βz 只与弱磁率ξ有关 , 而与凸极率无关, βz 满足下式 :sin βz =ξ(8ξ>1时 , 在整个弱磁过程 , 电压相角由α1一直增大到 180°, 如图 2c 所示 1而且α达 90°时的电流相角βp 也与ρ无关 (由于α1可能大于 90°, 此时该点为假想点 , 且满足下式sin βp =ξ(9图 2恒转矩控制及普通弱磁控制时电压电流相量变化轨迹Fig. 2 Loci of voltage and current phasors of PMSM with constant torque control and ordinary flux 2weakening control 第 5期徐衍亮 :电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究 (一 4032. 2功率与电角速度之间的关系在普通弱磁控制下 , 电机电角速度与电流相量角之间的关系为 :ω=(L q i q 2+(Ψf +L d i d 2=(L q i s cos β 2+(Ψf -L d i s sin β2(10以标么值形式表示式 (10 为:ω3=ω/ωc =1/(ρξcos β 2+(1-ξsin β2(11此时功率标么值为 :P 3em =P em /P emN =ξcos φ(12计及恒转矩运行时功率的变化特征 , 可得 P em /P emN =f (ω/ωc 的变化曲线如图 3所示 11—ξ=3 2—ξ=2 3—ξ=1125 4—ξ=1 5—ξ=0. 909 6—ξ=0. 6677—ξ=01333图 3电磁功率与电角速度之间的关系Fig. 3 Characteristics of power versus electric angle velocity404山东大学学报 (工学版 2002年并且可以推得最高转速ω3max 、最高转速时的功率P 3em (ω=ωmax 和最大功率 P 3em max 分别为 :ω3 max =|1-ξ|ξ≠ 1∞ ξ=1(13P 3em (ω=ωmax = 0ξ≠ 11ξ=1(14P 3em max = ξξΦ1>1ξ>1(151 ξΦ1时 , 电机的最高转速、最高转速时的功率及最大功率仅决定于ξ, 与ρ无关 1因此 , 相同ξ下 , 电机功率特性曲线基本相同 [5]1凸极率仅对产生最大功率时的转速值有影响, ρ增大时该转速值降低 , 有利于提高电机的低速特性 1但当ξ较小时 (即永磁磁链比直轴磁链大很多, ρ对功率特性曲线影响很弱 , 这是由于磁阻功率比永磁功率更强地决定于电机电流的大小 [4]1所以在ξ较小时 , 有无凸极性对电机的功率特性影响可忽略不计 1同时可以看出 , 增大弱磁率ξ, 不但线性增加了最大功率 , 而且增加了电机的最高转速 , 在ξ=1时具有理想的最高转速 1因此拥有尽可能大的凸极率和弱磁率 , 且采用最大转矩电流控制同普通弱磁控制相结合的电流控制策略的永磁同步电动机 , 具有良好的功率特性 12 ξ>1时 , 首先 , 最高转速随ξ的增大而降低 , 且电机在相同ξ下的功率特性受凸极率影响 1其次最大功率与通入电流不再是线性关系 , 增加电机电流 (即增加ξ 并不能线性地增加电机的最大功率 , 功率的增加程度决定于ρ的大小 1ρ=1时功率表示为 :P em =ωΨf i q =Ψ1+((1/ξ-sin β /cos β 2 (16可以看出在sin β=1/ξ时获得最大电磁功率 , 表示为 :P em max =u lim Ψf /L =u lim i sN =P emN (17 此时增加电流 , 最大功率不变 1所以在ξ>1时 , 增大电流不但使调速范围变小 , 而且得不到与电流相应大小的最大功率 1因此当ξ>1时不宜采用普通弱磁控制 1但在ξ>1时 , 增大ξ, 不但最大功率增加 (尽管不是线性增加 , 而且发生最大功率时的转速降低 , 因此有利于提高电机的低速转矩 1参考文献[1] Mehrdad Ehsani , Khwaja M , Hamid A. Propulsion sys 2 tem design of electric and hybrid vehicles [J ].IEEE Trans. Ind. Electronics , 1997, 44(1 :19~27.[2] Morimoto S , Takeda Y , Hirasa T , Taniguchi K. Ex 2 pansion of operating limits for permanent magnet motor by current vector control considering inverter capacity [J]1IEEE Trans. on Ind. Application , 1990, 26(5 : 886~871.[3]唐任远 . 现代永磁电机理论与设计 [M ].北京 :机械工业出版社 ,1997.[4]郭振宏 . 宽恒功率调速范围主轴永磁同步电动机及其传动系统的研究[D ]1[博士学位论文 ], 沈阳 :沈阳工业大学 ,1999.[5] Morimoto S , Sanada M , Takeda Y. Inverter 2driven syn 2 chronous motor for constant power [J ].IEEE Trans. Ind. Magazine , 1996,19~24.[6] Schiferl R F , Lipo T A. Power capability of salient pole permanent magnet synchronous motor in variable s peed drive applications [J ].IEEETrans. Ins. A pplication , 1990,26(1 :115~123.[7] Chalmers B J , Musaba L , G osden D F. Variable 2fre 2 quency synchronous motor drives for electric vehicles[J]. IEEE Trans. Ind. Application , 1996, 32(4 :898~ 903.作者简介 :徐衍亮 , 男 ,1966年 12月生 , 博士 , 副教授 11989年、 1994年、2001年分别在山东工业大学、沈阳工业大学获得工学学士、工学硕士、工学博士学位 , 现在北京航空航天大学博士后流动站工作 , 主要研究方向 :特种电机及其控制 1第 5期徐衍亮 :电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究 (一405。
电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制
电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制许峻峰1 冯江华2 许建平11.西南交通大学2.株洲电力机车研究所 摘要:通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围。
由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大。
因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能。
通过M AT LAB/SIM ULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制。
仿真结果验证了理论分析的正确性。
关键词:电动汽车 永磁同步电机 直接转矩 弱磁控制Flux-weakening C ontrol of Direct Torque C ontrol of PermanentMagnet Synchronous Motor for Electrical VehicleXu Junfeng Feng Jiang hua Xu JianpingAbstract:Flux-w eakening control of interior permanen t magnet s ynchr on ou s motor(PM SM)is elaborated by th e pres entation of current limit trajectory,speed limit trajectory and load angel limit tr ajectory.Flux-w eaken ing control extends th e timin g range of the mach ine.For PM SM,flux-w eakening is realized by armatur e reaction.In flux-w eak enin g range,ar mature reaction w ill serious ly affect th e parameters of PM S M s uch as rotor flux,direct ax is inductance and quadrature axis ind uctan ce.T he control trajectories mention ed above and flux-w eakening contr ol performance of w ith and w ithout cons idering arm ature reaction are compared us ing M AT LAB/SIM U LINK.T he ration ality of theory analysis h as b een proved b y s imulation r esu lts.Keywords:electrical vehicle perman ent magnet synchronous motor(PM S M) direct torqu e control flux-w eakening control1 引言电动汽车对于驱动系统的基本要求是:低速时能输出恒定转矩,以适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求,高速时能输出恒定功率,能有较宽的调速范围,适应高速行驶,超车等要求。
电动汽车用永磁同步电动机弱磁研究综述
综述电动汽车用永磁同步电动机弱磁研究综述朱永彬林珍（福州大学电气工程与自动化学院，福州 350116）摘要从永磁同步电动机结构特点和弱磁运行原理入手，结合电动汽车的特殊运行工况，分析电机磁路结构及主要参数对电动机弱磁性能的影响，综述了国内外电动机弱磁性能研究的发展现状，为电动汽车用永磁同步电动机弱磁性能的研究提供参考。
关键词：电动汽车；永磁同步电动机；弱磁Summarization for Flux-weakening Performance of Permanent Magnet Synchronous Motors Applied in Electric VehicleZhu Yongbin Lin Zhen(Electrical Engineering and Automation Institute of Fuzhou University, Fuzhou 350116)Abstract The impact from motor structure and several other key parameters to flux-weakening performance was analyzed by combining the structural characteristics of PMSM, its flux-weakening principles and the special operating conditions of electric vehicles. This paper also reviews the research status of flux-weakening performance in recent years, to provide a reference for the study of flux-weakening performance of PMSM applied in EV.Keywords：electric vehicle；permanent magnet synchronous motor；flux-weakening随着世界范围内资源、能源及环境问题日益凸显，电动汽车以其较高的能量利用率和环境友好性逐渐取代传统能源汽车，带来整个行业的变革。
电动汽车永磁同步电机弱磁控制策略研究
】
＋Ｆ
㈩
（ ２ ）
（ ３ ）
电磁 转矩 方 程 ：
＝Ｐ ［ 机械 运 动方 程 ：
。
＋（ ￡ ｄ— ） ｉ ｉ ｆ ］
：
‘
＋ ．
Ｐ
ｃ ｔ ｔ
Ｐ
式中：
分别为 ｄ 轴和 ｇ 轴定子电压 ； Ｒ 为定子相绕组电阻； 、 ￡ 为ｄ 轴和ｇ 轴等效 的电感 ； 为永
满 足未 来 电动 汽车 的驱 动需求 ． 本文基 于永磁 同 步电机 的数 学模 型 以及 约束 条件 ， 介 绍 了永 磁 同步 电机 的 弱磁 控 制 的基 本 原理 以
及控制策略 ， 重点研究了电压闭环反馈法弱磁控制策略的 ３种实现方法 ， 并采用第 １ 种方法 即通过调节 直轴电流的大小来实现弱磁控制系统的设计 ， 最后通过 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ软件中 Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 搭建 了永磁 同步 电机 弱磁控制系统 的模型 ， 并进行设计与仿真 ， 仿真波形验证了控制策略的可行性．
第ｌ ６卷第 ３期
２ ０ １ ７年 ９月
淮 阴师范学院学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ ０ Ｆ Ｈ Ｕ Ａ Ｉ Ｙ Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ａ Ｃ Ｈ Ｅ Ｒ Ｓ Ｃ Ｏ Ｌ Ｌ Ｅ Ｇ Ｅ（ Ｎ Ａ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ｅ Ｄ ￣Ｉ Ｏ Ｎ ）
绕 组采 用 空 间对 称 均 匀并 不 计 空 间各 次谐 波 ； ２ ）假 定 铁 １ 、 ５ 磁 导 率无
穷大 ， 忽略同步电机中的涡流损耗和磁滞损耗 ； ３ ） 假设电机转子上不存在阻尼绕组 ， 永磁体也不具有阻 尼作用 ； ４ ）电机在气隙 中产生的磁动势呈正弦分布． 当永磁同步 电机处于稳态时 ， 在 幽 旋转坐标系中， 同步电机电压方程可表示为 ：
永磁同步电机弱磁调速
永磁同步电机弱磁调速控制文献阅读报告专业：电气工程及其自动化学生姓名：学生学号:学生班号:本篇论文是从阅读文献报告的角度来解读论文的。
稀土永磁同步电机早在上世纪七十年代就开始出现，现在已被广泛使用，其具有重量轻、体积小、效率高、弱磁扩速能力强等一系列优点，成为航空、航天、武器装备、电动汽车等领域重要发展方向。
由于永磁同步电机磁场结构复杂，使得计算准确度差，磁极形状与尺寸的优化，调速性能等都是永磁电机设计的难点。
这些年来，如何提高永磁同步电机恒功率调速比的问题是研究的重点，永磁电机及其驱动器的设计成了电机领域研究的热点课题。
本文主要研究内容是对内置式永磁同步电机设计及弱磁性能的研究。
分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上，通过阐述弱磁调速的控制原理，提出了一种基于电流调节的PMSM定子磁链弱磁控制算法，有效地拓宽了恒功率调速比。
并在Matlab/Simulink环境下，构建了永磁同步电机弱磁控制系统的速度和电流双闭环仿真模型。
仿真结果证明了该控制系统模型的有效性，恒功率调速比达到了4： 1，为永磁同步电机弱磁调速控制系统的设计和调试提供了理论基础，有一定的实际工程价值。
关键词：内置式；永磁电机；弱磁控制；电流跟踪算法；仿真建模目录永磁同步电机弱磁调速控制文献阅读报告 (1)一、研究的问题 (4)二、研究方法 (5)2.1 永磁电机的数学模型 (5)2.2弱磁调速原理 (6)2.3 基于Matlab的PMSM弱磁控制系统仿真模型建立 (7)2.4 仿真结果 (11)三、解决效果 (12)3.1 结论 (12)3.2感悟与体会 (12)本次阅读文献报告的主要课题是研究对内置式永磁同步电机弱磁调速控制的研究，报告内容主要来自等，在写作过程中也参考了一些关于永磁同步电机弱磁调速控制方法设计以及弱磁性能研究等方面的资料现在从关注的问题、所用的研究方法及关注问题解决的效果三个方面来阐述报告内容。
一、研究的问题近年来，随着稀土永磁材料和电子功率器件的发展，永磁同步电机获得了广泛研究。
电动汽车用永磁同步电动机弱磁控制系统研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｗｅａｋ ｍ ａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｐｅｒｍ ａｎｅｎｔ ｍ ａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍ ｏｔｏｒ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｒｓ
Ｍ Ａ 一 ．ＺＨ Ｕ Ｍ ｉｎｇ－ｘｉｎｇ
（ ｅⅣ０．３１ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＣｈｉｎａ Ａ ｅｒｏｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ ＩｎｄｕｓｔｒｙＧｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｏ＇ｉｎｇ１０００７４，Ｃｈｉｎａ）
１ 引言
用 于 电 动 汽 车 的永 磁 同 步 电 动 机 要 求 能 够 频繁 地起动 、停 车或加 减速 ，还要求能 够在低速 或 者 爬 坡 时输 出高 转 矩 ，并 要 求 能 够 在 宽 转 速 范 围 内平 滑地 调 节 速度 和转 矩 。由于 电动 汽 车 的 电 机 控 制 器 的 直 流 侧 输 入 电压 所 引 起 的 电流 调 节 器的饱和特性 ，电机转矩和功率会过早地下 降 ， 较强 的弱磁性 能可 以在逆 变器容量 不变 的前提 下 提 高 车 辆 的起 动 加 速 能 力 和 爬 坡 能力 ，并 拓 宽 车辆 的转速 调节范 围 ，因此 ，对 电动汽 车用永磁 同步 电动 机进行弱磁 控制 且拓宽其 转速 调节范
马立 丽 ，朱 明星
（中国航 天科工 集团３１研究所 ，北京 １０００７４）
摘要 ：电动汽 车用永磁 同步电动机在基速 以下恒转矩运行 ，在基速 以上恒功 率扩速运行。在 分析永磁 同步 电
动机数 学模型的基础上 ，设计 了一种具有转速控 制和转矩控制两种工作模式的弱磁控 制 系统。该 系统在基于
围具有 过增加定 子的直 轴 电
流 并 利 用 直 轴 的 电 枢 反应 使 电机 气 隙 磁 场 减 弱 ， 达到等效于减弱磁场 的效果 ，从而达到弱磁增速 的 目的 。根 据这 一基本思路 ，学 者们提 出了众多 方 案用于改善 永磁 同步 电机 的弱磁 控制性 能 。Ｂｉｍａｌ Ｋ．Ｂｏｓｅ［ 提 出 了 ６步 电压 法 ，通 过 改 变 电机 的 功 角来达到改变转矩 的 目的 ，该方案对于电机参数 的 依 赖 性 小 ，且 可实 现对 直 流母 线 电压 的最 大 利 用 。为 了解 决 电机从 恒转矩 工况 到弱磁 工况 的切换 问题 ，Ｔｈｏｍａｓ Ｍ． ］提出了前馈弱磁方案。Ｊ．Ｍ．
电动车用永磁同步电机转子结构对弱磁调速性能分析
收 稿 日 期 ：2 0 1 7 - 1 2 - 2 8 基 金 项 目 ：黑 龙 江 省 自 然 科 学 基 金 （E 2 0 1 3 0 2 ) . 作 者 简 介 ：郭 晗 （1 9 9 3 — ），男 ，硕 士 研 究 生 ；
哈尔滨理工大学学报
JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol.24 No. 6 Dec. 2019
电动车用永磁同步电机转子结构 对弱磁调速性能分析
温嘉斌， 郭 晗 ， 荆 超 ， 刘金辉
( 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院, 哈 尔 滨 150080)
驱 动 电 机 作 为 电 动 汽 车 的 核 心 部 件 ，它的性能 优 劣 直 接 对 电 动 汽 车 的 整 车 性 能 产 生 重 要 影 响 ，研 发高性能电动汽车驱动电机成为目前电动汽车研究 领域的重要方向之一[4]。电动汽车驱动电机的主 要 类 型 有 :感 应 电 机 、无 刷 直 流 电 机 、永 磁 同 步 电 机 、 开关磁阻电机等，其 中 ，内置式永磁同步电机以其结 构 简 单 、效率高、弱磁调速性能优良等一系列优点， 受到电动汽车牵引电机行业的广泛关注[5]。
1电机参数对驱动电机输出特性的影响传统同步电动机一般采用电励磁转子磁场易于调节永磁同步电动机采用永磁体励磁方式转子磁场无法像电励磁方式一样通过改变励磁电流的大小直接进行调解为了保证电机在恒功率区的高速稳定运行需要通过弱磁扩速的方式来实现即通过增加定子直轴电流分量削弱电动机气隙磁场实现弱磁扩速
电动汽车用永磁同步电机的研究共3篇
电动汽车用永磁同步电机的研究共3篇电动汽车用永磁同步电机的研究1现代汽车行业的发展和电动化转型推动电气化汽车技术的不断发展和进步。
永磁同步电机在电动汽车中是最常用的电机之一，其功率密度高、效率高、结构简单、响应迅速等特点，使其成为电动汽车技术中的关键组件之一。
本文旨在研究电动汽车中永磁同步电机的发展和应用情况。
1、永磁同步电机的基本结构与原理永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种主动转子式同步电机，通常由永磁体、定子和转子组成，其中永磁体用来提供转子磁场，定子上绕制三相对称的绕组，用来产生旋转磁场，转子上绕制感应电流。
当电流经过定子绕组时，会形成三相的旋转磁场，这个旋转磁场可以带动转子上的感应电流形成的反转磁场一起旋转，从而产生转矩。
永磁同步电机的旋转速度与交流电源的频率和定子绕组的极数有关。
2、永磁同步电机在电动汽车中的应用电动汽车的驱动电机需要满足功率密度高、效率高、响应迅速等要求。
永磁同步电机通过使用永磁体来构造转子，可以使得电机具有更高的功率密度和效率。
同时，永磁同步电机的响应速度很快，可以很好地满足电动汽车转速调节的要求。
因此，在电动汽车中，永磁同步电机被广泛应用。
3、永磁同步电机研究进展为了提高永磁同步电机的效率和性能，目前的研究主要集中在以下几方面：（1）永磁材料的研究：永磁体是永磁同步电机的一个重要组成部分，其磁场强度和稳定性直接影响电机的效率和性能。
因此，研究永磁材料的性能和制备技术，是提高永磁同步电机效率和性能的关键。
（2）控制算法的研究：控制算法对永磁同步电机的效率和性能有重要影响。
目前，基于最优控制和进化算法的控制策略被广泛研究和应用。
（3）结构优化的研究：为了进一步提高永磁同步电机的效率和性能，研究人员还在探索新的结构和设计方法，如无铁心电机、磁轴承等。
4、永磁同步电机的应用前景永磁同步电机作为电动汽车中最常用的驱动电机之一，具有功率密度高、效率高、响应迅速等特点，将在未来的电动汽车发展中继续扮演重要角色。
电动汽车用永磁电机弱磁调速能力
电动汽车用永磁电机弱磁调速能力冯桂宏;李庆旭;张炳义;刘忠奇;刘昊【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2014(018)008【摘要】针对电动汽车驱动系统对永磁电机恒功率调速范围的较高要求,研究了内置V型磁路结构参数对永磁电机弱磁调速能力的影响.采用有限元仿真的方法分析相邻磁极间距和磁极中心植入深度与直轴电感、交轴电感、凸极率、气隙磁密和永磁磁链之间的关系,并由此得到永磁转矩和磁阻转矩的变化规律.结合电机控制器最大逆变电压和输出电流,总结出永磁电机反电势和转子结构参数与弱磁调速范围的关系.样机实验结果表明,通过调整转子磁路结构进而优化电机反电势和凸极率的方法能够有效拓宽永磁电机弱磁调速范围.电动汽车用永磁电机应适当增加转子相邻磁极间距并降低永磁体埋置深度,降低电机反电势的同时增加磁阻转矩,提高恒功率调速阶段带载能力.【总页数】8页(P55-61,66)【作者】冯桂宏;李庆旭;张炳义;刘忠奇;刘昊【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870;沈阳工业大学电气工程学院,辽宁沈阳110870【正文语种】中文【中图分类】TM351【相关文献】1.电动汽车用永磁同步电动机弱磁研究综述 [J], 朱永彬;林珍2.基于矢量控制的电动汽车用异步电动机弱磁控制方法 [J], 窦汝振;辛明华;杜智明3.电动汽车用永磁同步电动机弱磁控制系统研究 [J], 马立丽;朱明星4.电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究(一)——恒转矩控制及弱磁控制时的功率特性 [J], 徐衍亮5.电动汽车用永磁同步电动机功率特性及弱磁扩速能力研究(二)——最大输入功率弱磁控制的功率特性及等效电流控制策略 [J], 徐衍亮因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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５ ６
电
机
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控
制
学
报
第 ｌ ８卷
０ 引 言
永磁 同 步 电 机 （ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕ ｓ
涉及。
本文 主要 针对 目前应 用 最 为广 泛 的 内置径 向 Ｖ 型结构 的永磁 电机 弱磁 能力 进 行研 究 。从 电机 磁 路
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构参数 与弱磁 调 速 范 围的关 系。样 机 实验 结 果表 明 ， 通过 调 整 转子 磁 路 结 构进 而优化 电机 反 电势 和 凸极 率的 方 法能 够有 效拓 宽永磁 电机 弱磁 调 速 范 围。 电动汽 车 用永磁 电机 应适 当增加 转子 相邻 磁 极 间距 并 降低 永磁 体埋 置 深度 ， 降低 电机 反 电势的 同时增 加磁 阻转矩 ， 提 高恒功 率调速 阶段 带 栽
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第１ ８卷
第 ８期
电 机 与 控 制 学 报
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｍａ ｃｈｉ ｎｅ ｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔ ｒ ｏ ｌ
Ｖ０ １ ．１ ８ Ｎｏ ． ８
Ａｕ ｇ ． ２ ０１ ４
２ ０ １ ４年 ８月
电 动 汽 车 用 永 磁 电 机 弱 磁 调 速 能 力
冯桂宏 ， 李庆 旭 ， 张炳义 ， 刘 忠奇 ， 刘昊
（ 沈 阳工业 大学 电气工程学院 ，辽宁 沈阳 １ １ ０ ８ ７ ０ ）
摘 要 ： 针 对 电动 汽 车驱 动 系统对 永 磁 电机 恒功 率 调 速 范 围 的较 高要 求 ， 研 究 了 内置 Ｖ 型磁 路 结
能 力。
关键 词 ： 电动 汽 车 ；永磁 电机 ；弱磁 调速 ；内置 Ｖ 型结 构 ；反 电势 ；磁 阻转 矩
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ３ ５ １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ７ — ４ ４ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ８ — ０ ０ ５ ５ — ０ ７
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收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ９—１ ３ 基 金项 目： ８ ６ ３项 目（ ２ ０ １ ２ Ａ Ａ ０ ６ １ ３ ０ ３） 国 家 重 大 科 学 仪 器设 备 开 发 专 项 （ ２ ０ １ ２ ＹＱ ０ ５ ０ ２ ４ ２ ０ ７ ） 作 者 简 介 ：冯桂 宏 （ １ ９ ６ ３ 一） ， 女， 硕士 ， 教授 ， 研 究方 向 为特 种 电机 及 其控 制 ；
构参数 对永磁 电机 弱磁 调 速 能 力的影 响 。采 用有 限元仿 真 的方 法分析 相邻 磁极 间距 和磁 极 中心植
入 深 度 与直轴 电感 、 交轴 电 感 、 凸极 率 、 气隙磁 密和 永磁磁 链 之 间的 关 系 ， 并 由此得到 永磁 转矩 和磁 阻转 矩 的 变化 规 律 。结合 电机 控 制 器最 大逆 变 电压和 输 出电 流 ， 总结 出永磁 电机 反 电 势和 转 子 结
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李庆旭 （ １ ９ ８ ５ 一） ， 男， 博士研 究生 ， 研 究方向为永磁 电机设计优化 与控制 ；
张炳义（ １ ９ ５ ４ 一） ， 男， 博士 ， 教授 ， 研 究方 向 为低 速 大转 矩 电机 、 低 压 大功 率 电机 和 低 速 大功 率 电机 设 计 与 控 制 刘忠奇（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 博 士 研 究生 ， 研 究 方 向 为特 种 电机 设 计 与控 制 ； 刘 昊（ １ ９ ９ Ｏ 一） ， 男， 硕士 ， 研 究 方 向为 新 能 源 汽 车 用 永磁 电机 设 计 与优 化 。 通讯 作者 ：李庆旭
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