磁通切换永磁电机等效模型与控制策略分析
新型磁通切换型永磁电机的分析、设计与控制的开题报告
新型磁通切换型永磁电机的分析、设计与控制的开题报告一、选题背景及意义随着现代科学技术的不断发展和电机技术的突破，永磁电机已经成为目前应用最广泛的一种电动机，其在节能、环保、高效等方面的优势日益凸显。
然而，传统的永磁电机在高速高效率工作时，由于其励磁控制困难、热稳定性差等问题，往往无法满足实际需求。
因此，发展新型、高性能的永磁电机成为了当前研究的重点之一。
在众多新型永磁电机中，磁通切换型永磁电机因其具有高度的磁场控制度、高转矩密度和高速性能等优点，成为研究热点。
其基本原理为利用磁通切换装置使电机转子上的永磁体在不同的磁场中工作，从而实现转矩和速度的控制。
该电机结构简单、效率高、可靠性强，具有广泛的应用前景。
因此，开展新型磁通切换型永磁电机的分析、设计与控制研究具有重大的理论和实际意义，可以推动永磁电机技术的发展，提高电机的效率和稳定性，满足社会的需求，具有深远的科研价值和应用前景。
二、研究内容和主要工作本文旨在探究新型磁通切换型永磁电机的分析、设计与控制技术，具体包括以下内容和主要工作：1、分析磁通切换型永磁电机的工作原理和特点，对其磁路、电磁学和机械结构进行建模和仿真分析。
2、设计新型磁通切换型永磁电机的电磁学参数和机械结构参数，优化磁路设计，提高永磁体的利用率和工作性能。
3、研究新型磁通切换型永磁电机的控制策略，包括励磁控制、转子位置估计、速度控制等，并进行仿真验证和性能测试。
4、研究新型磁通切换型永磁电机在电动汽车和风力发电等领域的应用，探究其优势和局限性，分析其成本与性能，为实际应用提供参考。
以上内容和工作旨在深入研究新型磁通切换型永磁电机的分析、设计与控制技术，为推动永磁电机技术的发展和应用提供理论依据和实践支持。
三、研究方法和技术路线本文将运用磁学、力学、电学等相关理论和仿真软件工具，采用实验室实测结果进行比对，从理论分析到仿真验证、性能测试，逐步建立完整的研究流程，为新型磁通切换型永磁电机的分析、设计与控制提供科学的可行性、可重复性和可靠性。
轴向磁场磁通切换型永磁电机矢量控制
２ １ ０ ０ ９ ６ ）
要： 轴 向磁 场磁 通切换 型永磁 （ Ａ Ｆ Ｆ Ｓ Ｐ Ｍ） 电机是 一种新 型结构 的定子 永磁 型双凸极 电机。分析 了
Ａ Ｆ Ｆ Ｓ Ｐ Ｍ 电 机 结构 和工 作 原 理 ， 确定 了矢 量 控 制 系统 方 案 ， 给 出 了采 用 无 刷 直 流 控 制 方 式 起 动 时 寻 找转 子零 点
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新型磁通切换永磁电机矢量控制系统研究的开题报告
新型磁通切换永磁电机矢量控制系统研究的开题报告题目：新型磁通切换永磁电机矢量控制系统研究一、研究背景和意义磁通切换永磁电机因其高效、高精度、高可靠性等优点，已成为目前电机领域的研究热点之一。
磁通切换永磁电机通过改变转子永磁体的磁通方向实现电机的控制，可以有效提高电机的转矩密度和高速性能，同时还可以降低机械转动惯量和减小电机尺寸，是电动汽车、风力发电、石油采油等领域广泛应用的先进电机。
在磁通切换永磁电机的控制方法中，矢量控制技术是一种较为优越的控制方法。
通过矢量控制技术，可以精确控制电机的转矩和速度，从而实现精确稳定的电机控制，提高电机的性能和效率。
因此，研究基于磁通切换永磁电机的矢量控制系统，对于推动电机技术的发展和提高电机的性能和效率具有重要的意义和价值。
二、研究内容和目标本研究拟以新型磁通切换永磁电机为研究对象，基于矢量控制技术，设计和实现磁通切换永磁电机的矢量控制系统，并对其进行分析和优化。
具体研究内容和目标如下：（1）磁通切换永磁电机的原理和矢量控制技术的基本原理的研究和分析。
（2）设计和实现磁通切换永磁电机的矢量控制系统，在Matlab/Simulink平台上进行仿真和模拟，并验证其控制算法和控制性能。
（3）对磁通切换永磁电机的矢量控制系统进行实验验证，并对其控制性能和效率进行分析和优化。
三、研究方法和技术路线本研究主要采用文献资料查阅、理论分析、仿真模拟和实验验证等多种研究方法，以实验为基础，理论为指导，综合分析模拟和实验数据，得出科学准确的结论。
技术路线如下：（1）收集相关文献资料，了解磁通切换永磁电机的原理和矢量控制技术的基本原理。
（2）设计磁通切换永磁电机的矢量控制算法，建立控制系统模型。
（3）利用Matlab/Simulink平台进行仿真和模拟，验证控制算法和控制效果。
（4）搭建实验平台，在实验室进行控制实验和性能测试。
（5）对实验数据和仿真结果进行分析和比较，优化矢量控制系统算法和参数，提高电机性能和效率。
12槽10极磁通切换型永磁同步电机设计与分析
证 ，实验结果与有限元仿真结果一致，验证了上述方法的正确性。
关 键 词 :磁通切换;永磁同步电机;转矩特性;齿槽转矩
中 图 分 类 号 :TM341;TM351 A 文 献 标 志 码 :
: ( ) 文 章 编 号 1004-7018 2016 07-0030-04
Design and Analysis of 12 Slots/10 Poles Flux Switching Permanent Magnet Synchronous Machine ZHOU Cheng-hu1， KONG Wan-qi1， HUANG Ming-ming1
设
计 型 永 磁 型 PMSM主 要 存 在 散 热 困 难 和 离 心 力 过 大
与 分
问题,前者使得电机温升容易过高，导致电机容易发
析
收 稿 日 期 ：2 0 1 5 - 0 7 - 1 3
30
基金项目：国家自然科学基金项目（61403123) ; 河南省教育厅 科学技术研究重点项目（14A510010)
型 人们重视。传 统 PMSM多 采 用 转 子永磁式结构，为
永
磁 满足不同应用场合需要，转子型永磁同步电机结构
同 较为灵活多样，依 据 永 磁 体 位 置 不 同 PMSM通常可
步
电 分为表贴式、Halbach式 和 内 嵌 式 二 种 结 构 ，不同转
机 子 结 构 能 使 得 PMSM电 磁 性 能 不 尽 相 同 。但转子
(1. Henan Institute Engineering， Zhengzhou 451191，China;
2. Henan University of Animal Husbandry and Economy， Zhengzhou 450044，China)
永磁同步电机两种工作模式的切换控制策略
电气传动 2020 年 第 50 卷 第 1 期
永磁同步电机两种工作模式的切换控制策略
左建业 1，2
（1. 新郑市技工学校，
河南 新郑 451100；
2. 中原工学院 信息商务学院，
河南 新郑 451191）
摘要：电动汽车有巡航模式和非巡航模式 2 种行驶工况，相应的车用驱动电机有转矩模式和转速模式 2 种
Xinzheng 451100，
Henan，
China；
2. College of Business，
Zhongyuan University of Technology，
Xinzheng 451191，
Henan，
China）
Abstract: Electric vehicle has two driving modes of cruise and non-cruise，
Key words: electric vehicle；permanent magnet synchronous motor；constant speed cruise control；speed without
overshoot control；
maximum ratio of torque to current control
河南省重大科技专项（182102210100）；
河南省科技发展计划项目（182102210599）；
河南省科技厅项目（162102110119）
作者简介：
左建业（1974-），
男，
博士，高级讲师，Email：zuojianye666@
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电动汽车用模块化转子永磁型磁通切换电机分析与设计
随着电动汽车市场的不断扩大，对高效、可靠的电机需 求也在不断增加，因此该研究具有重要的市场价值。
技术创新
模块化转子永磁型磁通切换电机是一种新型的电机设计 ，具有创新性和前瞻性，未来有望在更多领域得到应用 。
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THANKS
1 2
成本高
模块化转子永磁型磁通切换电机的制造成本较 高，需要进一步降低成本才能广泛应用。
控制复杂
该电机的控制算法相对复杂，需要进一步研究 和优化控制策略。
3
实验验证不足
虽然理论分析和仿真结果证明了电机的可行性 和优势，但实验验证的不足也是一个需要改进 的方向。
研究价值与应用前景
节能减排
电动汽车的应用有助于减少环境污染和碳排放，而高效 、可靠的电机设计能够进一步提高节能减排的效果。
技术发展推动
近年来，随着电力电子技术、微处理器技术和材料科学的不断发展，电动汽车的技术水平得到了显著提高。同 时，模块化转子永磁型磁通切换电机作为一种新型的电机类型，具有高效、节能、结构简单等优点，为电动汽 车的发展提供了有力的技术支持。
研究现状与发展趋势
研究现状
目前，国内外学者对模块化转子永磁型磁通切换电机的研究已经取得了一定的成果。例如，在电机的 控制策略、性能优化、可靠性提高等方面取得了一些研究成果。同时，一些汽车制造商和研究机构也 在积极探索将该电机应用于电动汽车的可行性。
磁场矢量控制策略
利用磁场矢量控制方法，通过控制电流的相位和幅值，实现对电 机转矩的高效控制。
滑模控制策略
采用滑模控制方法，根据系统状态的变化，动态调整控制量，使 系统状态按照预设的滑模轨迹运动。
控制算法实现
空间矢量脉宽调制算法
01
永磁同步电机控制策略及其应用
永磁同步电机控制策略及其应用永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是新一代高效、节能、环保的电机。
因其高效能、高功率密度、小体积、小惯量等特点，它近年来在各个领域得到了广泛的应用。
为了实现高效、稳定、快速响应的控制，PMSM需要不断的探索与优化其控制算法。
本文将探讨永磁同步电机控制策略以及其在工业生产和汽车制造等领域的应用。
一、永磁同步电机控制策略1. 矢量控制矢量控制是目前应用最广泛的永磁同步电机控制策略。
它是一种既能够控制电机的电磁转矩，又能够控制电机的磁通的控制方法。
矢量控制可以使永磁同步电机在不同负载和转速下保持稳定的工作。
2. 直接转矩控制直接转矩控制是一种以控制电机转矩为基础的控制方法。
直接转矩控制的优点是反应快、精度高，但是其要求系统的传感器精度和响应速度都很高，成本较高。
3. 基于通量观测的控制基于通量观测的控制是一种通用的控制方法。
它通过对电机的磁通进行观测，从而实现了对电机的控制。
它通过传感器、观测器和闭环控制器三个部分构成。
二、永磁同步电机在工业生产中的应用随着工业化的迅速发展，各种机器设备都在不断地改进升级，工业生产中的永磁同步电机也得到了广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景。
1. 机床加工永磁同步电机在机床加工中的应用已经成为一个趋势。
它可以实现高精度加工、高速切削、扭矩大输出平稳等特点，能够满足机床高质量高效率的加工需求。
2. 电动汽车永磁同步电机电动汽车是未来汽车行业的重要发展方向。
它可以实现高效、低能耗、低碳排放等优点。
相较于传统的内燃机汽车，永磁同步电机电动汽车具有更高的能量利用率。
3. 风力发电永磁同步电机风力发电技术已经成为风能转化的主流技术之一。
在风力发电场中，永磁同步电机可以实现对风轮的控制，将风能转化为电能。
它可以实现高效稳定的风力发电，具有很高的经济效益。
三、永磁同步电机在汽车制造等领域的应用1. 汽车底盘系统永磁同步电机在汽车底盘系统中的应用也越来越广泛。
基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析
基于等效磁路法的轴向磁场磁通切换型永磁电机静态特性分析徐妲;赵旭鸣;林明耀;付兴贺;郝立;李欣哲【摘要】轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种轴向长度短、转矩密度高的新型永磁电机.该电机磁场呈三维分布,与径向磁场电机不同,需要对该电机进行三维有限元分析,从而增加了电机分析和优化时的计算时间和成本.基于等效磁路法分析了AFFSPM电机的静态特性,建立了AFFSPM电机的非线性等效磁路模型,采用该模型计算、分析了气隙磁密、空载永磁磁链、反电动势和电感等特性,并与采用三维有限元方法的计算结果进行比较,验证了AFFSPM电机等效磁路模型的准确性,表明等效磁路模型适用于AFFSPM电机初始设计和分析.%Axial field flux-switching permanent magnet (AFFSPM) machine was a novel machine with short axial length and high torque density.The 3-D distributed magnetic flux of the AFFSPM machine required the 3-D field analysis which increased the calculation time and cost of analysis and optimization.A nonlinear equivalent magnetic circuit model of the AFFSPM machine was built,and the static characteristics of the AFFSPM machine,including the air-gap flux density,permanent magnetic flux linkage,back electromotive force and inductance characteristics were calculated and analyzed based on equivalent magnetic circuit model.The calculated results were compared with those predicted by 3-D finite element method.The analysis results with two methods consist well,the feasibility of the proposed equivalent magnetic circuit model were verified.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)011【总页数】6页(P79-84)【关键词】轴向磁场;磁通切换;等效磁路法;电磁特性【作者】徐妲;赵旭鸣;林明耀;付兴贺;郝立;李欣哲【作者单位】东南大学电气工程学院,江苏南京 210096;国家电网江苏省电力公司检修分公司,江苏南京 210096;东南大学电气工程学院,江苏南京 210096;东南大学电气工程学院,江苏南京 210096;东南大学电气工程学院,江苏南京 210096;国家电网江苏省无锡供电公司,江苏无锡 214100【正文语种】中文【中图分类】TM301.2双定子或双转子结构的轴向磁场磁通切换型永磁(Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet,AFFSPM)电机因其结构紧凑、体积小、工作稳定、转矩密度高和效率高等优点备受国内外研究人员的关注和研究[1-7]。
永磁磁通切换电机转矩冲量平衡控制优化切换控制策略
2019年4月电工技术学报Vol.34 No. 7 第34卷第7期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Apr. 2019 DOI：10.19595/ki.1000-6753.tces.180211永磁磁通切换电机转矩冲量平衡控制优化切换控制策略张源王宇肖文妍耿亮王子禹（南京航空航天大学自动化学院南京 210016）摘要永磁磁通切换（FSPM）电机的转矩冲量平衡控制具有不受PI参数影响，能使电机达到最优动态性能的优点，适合应用在电机负载突变的动态调节过程中。
然而，转矩冲量平衡控制与直接转矩控制（DTC）之间的常规切换模式导致电机的转速和转矩仍然需要DTC的重新调节才能收敛。
该文提出两种优化切换控制策略，能够实现控制算法切换瞬间DTC中转速调节器或电压空间矢量选择表的输入修正，从而实现控制系统的快速收敛，减小二次调节时间。
仿真结果和实验波形均验证了两种切换控制策略对转矩冲量平衡控制动态性能优化的正确性和有效性。
关键词：永磁磁通切换电机转矩冲量平衡控制二次调节时间优化切换控制策略动态性能中图分类号：TM351Optimal Switching Control Strategy for Torque Impulse Balance Control of Flux Switching Permanent Magnet MotorZhang Yuan Wang Yu Xiao Wenyan Geng Liang Wang Ziyu （College of Automation Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China）Abstract The torque impulse balance control of flux switching permanent magnet (FSPM) machine is not influenced by PI parameters, which can improve dynamic performance of the motor during load transient. However, conventional switching mode causes the speed and torque of the motor to be readjusted by direct torque control (DTC) to achieve steady state when control strategy is changing to DTC. This paper presents two optimal switching control methods, which can modify the input of speed regulator or voltage space vector table at the moment of control algorithms' switching, in order to achieve rapid convergence of the control system and decrease the secondary recovery time. Experimental results demonstrate correctness of the proposed algorithms which aim to optimize dynamic performance.Keywords：Flux switching permanent magnet machine, torque impulse balance control, secondary recovery time, optimal switching control methods, dynamic performance0引言随着多电/全电飞机逐渐成为航空科技发展的热点，其电力作动系统对电机的功率密度、可靠性等方面提出了更高的要求[1-2]。
用于精密加工的三相磁通切换永磁直线电机的研究与分析
次 ，基于有限元 法对 电机进行仿 真和分 析 ，并研究其特性 ，如磁场 分布 、空载 反电动势 、绕组 磁链 、绕组 电感 和电
磁推力等 ，通过对仿 真结果分析发现绕 组磁链 和反电动势的波形本质上均 为正弦波 ；最后 ，对不 同永磁 体厚度 、气 隙 、电流和速度 下的电磁推力进行 比较 和分 析以研究 推力 随这些参 数的变化情况 。
考虑定位力矩补偿的磁通切换永磁电机模型预测转矩控制方法
考虑定位力矩补偿的磁通切换永磁电机模型预测转矩控制方法黄文涛;花为;於锋【摘要】为了减小定位力矩对磁通切换永磁(FSPM)电机性能的影响,提出了一种考虑定位力矩补偿功能的模型预测转矩控制(MPTC)方法.通过有限元分析获得FSPM 电机定位力矩主要谐波的数学表达式,根据补偿控制理论,构建能够抵消定位力矩的补偿转矩模型.基于MPTC原理,利用补偿转矩模型、预测转矩模型和预测磁链模型共同设计价值函数,以获得最优开关状态.所提控制方法不但能实现定位力矩补偿和转矩脉动抑制,还具有较好的动态性能,并且适用于一般的永磁同步电机.仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性.%To alleviate the influence of the cogging torque,this paper develops a model predictive torque control (MPTC) scheme with cogging torque compensation for flux-switching permanent magnet (FSPM)machines.Firstly,the mathematical expression of the main harmonic components of cogging torque is obtained by finite element analysis.Then,according to the compensating control theory,a cogging-torque-compensating model is constructed to counteract the cogging torque.Further,based on the MPTC method,the cogging-torquecompensating model,the predictive torque model and the predictive flux model are employed to design the cost function.Both simulations and experiments verify that the developed control scheme not only compensates the cogging torque and suppresses the torque ripple,but also offers good dynamic performances.It should be emphasized that it is also applicable to conventional permanent magnet synchronous machines.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)015【总页数】7页(P27-33)【关键词】磁通切换永磁电机;定位力矩补偿;模型预测转矩控制;转矩脉动【作者】黄文涛;花为;於锋【作者单位】东南大学电气工程学院南京210096;东南大学电气工程学院南京210096;南通大学电气工程学院南通226019【正文语种】中文【中图分类】TM351磁通切换永磁(Flux-Switching Permanent Magnet，FSPM)电机具有功率密度高、输出转矩大和反电动势正弦等优点，在新能源电动汽车和风力发电等领域被广泛应用[1-3]。
新型磁通切换机械调磁永磁电机设计分析
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
新型永磁磁通切换电动机的电磁性能及温度分析
电机 在 额 定 转 速 ７ ５ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ下 运 行 ， 电 机 的空 载特性 如 下 。 由 图 ６的 电机 空 载 磁 链 波 形 可 以看
出， 电机 的磁 链 为双极 性正 弦 分布 ， 与一 般 的双 凸极 永 磁 电机 的单极 性分 布不 同 。 图 ７为 电机空 载反 电
Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｐ 打 曙， Ｑ Ｕ Ａ Ｎ Ｌ ｉ ， Ｚ ＨＵＸ ｉ ａ ｏ — ｙ Ｏ ｎ ｇ （ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ２ １ ２ ０ １ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｎ ｅ ｗ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｌ ｆ ｕ ｘ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ＇ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｐ ｅ ｒ — ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｄ ．Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ
图 １ 电 机 结 构 图
布波形 。永 磁磁 密 峰 值 接 近 １ ． ７ Ｔ， 电枢 电 流 １ ０ Ａ
１ ． ２磁通 切换 的原 理
轴向磁通磁场调制永磁电机的设计与分析
摘要随着我国城市化建设的不断发展，城市轨道交通因其容量大、安全快捷、准时高效、低碳环保等优势，逐渐成为城市公共交通的支柱。
由于城市轨道交通运量大，耗能高，节能减耗已成为我国城市轨道交通发展的重要课题。
近年来，永磁直驱牵引系统凭借其低能耗、高功率密度、噪声小等优点受到越来越多的关注，在轨道交通领域具有广泛的应用前景。
本文针对永磁直驱牵引系统的现状与挑战，将磁场调制电机与该系统结合，提出并设计了一款可满足直驱牵引系统需求的轴向磁通磁场调制电机。
按照电机研究的思路，本文首先回顾了磁场调制理论，分析比较了现有磁场调制电机与轴向磁通电机的拓扑结构，提出了一款性能优良的多气隙轴向磁通磁场调制电机拓扑。
本文电机理论分析部分从该拓扑的等效磁路模型入手，结合绕组方程，给出了电机模型的气隙磁导、反电势和转矩表达式。
电机设计部分，本文首先依据设计经验和准三维有限元仿真，初步确定了一套电机尺寸；随后利用解析公式、准三维有限元和三维有限元仿真矫正了电机性能，并探究了极比对电机的影响。
此外，本文通过将提出的电机拓扑与几种传统结构对比，进一步说明了其性能优势。
电机优化方面，本文使用了遗传算法确定了最优电机设计。
样机测试部分，本文首先根据电机性能特点选择了合适的控制策略，随后确定了样机装配方式，设计了支撑结构并委托加工公司完成了各部件的加工和电机组装，最终进行了样机测试。
本文设计的多气隙轴向磁通磁场调制电机拓扑一方面改善了传统游标电机功率因数低、端部长的问题，同时也提高了电机转矩密度，降低了电机铜耗，适用于直驱牵引系统应用场合。
关键词：磁场调制永磁电机等效磁路模型功率因数准三维有限元遗传算法ABSTRACTWith the continuous development of Chinese urbanization, urban rail transit is becoming the backbone of urban public transport due to advantages such as large capacity, safety, punctuality and high speed, high efficiency and low carbon emission. Meanwhile, since the volume of urban rail transit is quite large, it is high energy consumed, which makes energy conservation and emissions reduction an important issue in the development of Chinese urban rail transit. In recent years, the permanent magnet direct-drive traction system has drawn more and more attention because of its low power consumption, high power density and low noise, which makes it have wide application prospect in railway transportation field.Based on the current condition and challenge of the permanent magnet direct drive traction system, this paper cooperates flux modulation machines with permanent magnet direct-drive traction system and proposes an axial-flux flux modulation machine for direct-drive traction system. Based on the current condition and challenge of the permanent magnet direct drive traction system, this paper cooperates flux modulation machines with permanent magnet direct-drive traction system and proposes an axial-flux flux modulation machine for direct-drive traction system. By reviewing existing flux modulation machines and axial-flux topologies, a multi-air-gap axial-flux flux modulation topology named triple-rotor axial-flux spoke-array vernier permanent magnet (TR-AFSA VPM) machine is proposed in this paper. For the theoretical analysis, equivalent magnetic circuit model of the proposed machine is firstly established. By cooperating with the winding function, analytical equations of the machine airgap permeance, back-EMF and torque are given. For the machine design, a set of primary main parameter specifications is determined based on design experiment and quasi-3D finite element analysis (FEA). After that, analytical equations, quasi-3D FEA and 3D FEA are applied to determine the machine performance. The relationship between machine pole ratio and performances are also investigated. Moreover, by comparing with several conventional vernier machines and another multi-air-gap axial-flux flux modulation topology called triple-stator axial-flux spoke-array vernier permanent magnet (TS-AFSA VPM) machine, advantages of the TR-AFSA VPM machine is revealed. For theoptimization, this paper chooses multiobjective genetic algorithm for settling the final design. For experiment, a proper control strategy is determined firstly. A prototype is designed, manufactured and tested.The multi-air-gap axial-flux flux modulation topology proposed in this paper not only can improve the low power factor and long end-winding length issue in conventional vernier machines, but also enhances the machine torque density and lower its copper losses. Therefore, it is suitable for direct-drive traction applications.Key words：Flux modulation permanent magnet machine Equivalent magnetic circuit Power factor Quasi-3D FEA Genetic algorithm目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2磁场调制电机的研究概况 (2)1.3论文的主要研究内容 (6)2 磁场调制永磁电机的理论分析 (9)2.1磁场调制永磁电机的工作原理 (9)2.2电机模型推导 (11)2.3电机性能特点 (14)2.4本章小结 (16)3 多气隙轴向磁通游标永磁电机拓扑 (17)3.1TR-AFSA VPM电机拓扑简介 (17)3.2TR-AFSA VPM电机模型推导 (21)3.3TR-AFSA VPM电机有限元仿真和公式对比 (27)3.4TR-AFSA VPM电机与其他拓扑比较 (37)3.5本章小结 (42)4 TR-AFSA VPM电机参数优化和控制策略 (44)4.1遗传算法的基本原理及核心理论 (44)4.2NSGA-Ⅱ算法 (47)4.3采用NSGA-Ⅱ算法优化TR-AFSA VPM电机 (49)4.4控制策略简介 (54)4.5本章小结 (57)5 样机测试 (58)5.1样机设计与测试平台 (58)5.2测试结果 (61)5.3本章小结 (63)6 总结与展望 (64)6.1全文总结 (64)6.2课题展望 (65)致谢 (66)参考文献 (67)附录I 硕士研究生期间发表的学术论文 (72)1 绪论1.1 研究背景与意义我国城市轨道交通建设最早可追溯至上世纪60年代。
永磁同步电机控制策略
转的空间矢量:
同样的，也可以定义电流和磁链的空间矢
量I和 。因此有
u=RI + d
dt
当转速不是很低的时候，定子电阻R的压降相对较小
u d
dt
udt
me jt
u
d ( me jt )
矢量控制原理图
永磁同步电机矢量控制系统结构框图
坐标变换图
abc三相定子电流，经过claeke变换为 坐标系，在经过park变换为dq坐标
Clarke变换与逆变换
i i
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2 3 2
ia ib ic
Park变换与逆变换
ia
ib
ic
1
2 3
1 2
上面的图为区域I中以三相调制方法形成的
SVPWM波形图。采用三相调制具有更低的谐 波，在系统中，采用了这种调制方式。
总结：永磁同步电机的矢量控制原理本质
上就是围绕着如何建立一个旋转的空间磁 场。电机转动实质上就是空间磁场的转动 。
矢量控制永磁同步电机的死区效应
采用SVPWM的电压源逆变器中，同一桥臂的上F两个开关器件施加互
补的驱动信号，由于功率器件的开通时间往往小于关断时间，容易发生同桥 臂两只开关管同时导通的短路故障，为了防止这种短路故障的发生，逆变器 控制必须引入一段封锁时间，此时上下桥臂均将驱动信号封锁以保证同桥臂 上一只开关管可靠关断后另一只开关管才能开通，这段时间被称为开关时滞， 亦称为死区时间。受功率开关器件的这种固有存储时间的影响，逆变器呈现 非理想化特性。
2 1
轴向磁场磁通切换永磁电机控制系统建模及仿真研究
要： 提 出了一种新 型结构的 ６ ／ １ ３极定子模块 式轴 向磁 场磁通 切换永磁 （ Ａ Ｆ Ｆ Ｓ Ｐ Ｍ） 电机 。该 电机具
有结构 紧凑 、 转矩密度大 、 效率高和容错性能 强等特 点。分析 了 Ａ Ｆ Ｆ Ｓ Ｐ Ｍ 电机 结构 和工作 原理 ， 推导 了 Ａ Ｆ Ｆ —
Ｓ Ｐ Ｍ 电机 的数学模 型。利用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ／ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ仿 真软件搭 建 了 Ａ Ｆ Ｆ Ｓ Ｐ Ｍ 电机控 制 系统仿真模 型 ， 分别 对滑
ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｓ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｈ ａ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ，ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ；轴向磁场磁通切换永磁 电机 ； 矢量控制
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ３ ０ １ ． ２ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ３ — ６ ５ ４ ｏ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ８ ． ０ ０ １ ２ ． ０ ７
Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａｘ ｉ ａ ｌ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｆｌ ｕ ｘ — Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ Ｐｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ６ ／ １ ３ － ｐ ｏ ｌ ｅ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｌ ｆ ｕ ｘ — ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｅ ｒ ｍ ａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ（ Ａ Ｆ Ｆ Ｓ Ｐ Ｍ） ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｒ
永磁同步电动机及控制策略综述
永磁同步电动机及控制策略综述点击数：401王毅兰，徐艳平西安理工大学自动化学院电气工程系，陕西西安710048摘要综述了永磁同步电动机的发展，阐释了永磁同步电动机的控制策略，提出了最新进展与研究热点，展望了永磁同步电机的应用前景。
关键字永磁同步电动机；控制策略；综述Overviews of Permanent Magnet Synchronous Motor and Its Control StrategiesWANG Yilan，XU YanpingXi’an University of Technology，Xi'an Shaanxi 710048 China Abstract The development of permanent magnet synchronous is overviewed，the control strategies of permanent magnet synchronous is introduced，the applied foreground of permanent magnet synchronous is prospected.Keywords permanent magnet synchronous motor(PMSM)；control strategies；overviews材料技术的发展，特别是稀土永磁材料，磁性复合材料的出现，加之我国拥有—铁—硼)的储量，使得永磁电机活跃在各个工业生产中。
永磁同步电机（PM 的电机，具有转子转动惯量小、效率高、功率密度大、可靠性高的优点，因此例如在数控机床等场合，永磁同步电动机正在逐步取代直流电机和感应电机。
，明显地减小了体积，减轻了重量，降低了损耗，避免了电机发热，从而提高效果。
MSM 运动控制系统中，它比异步电动机更便于实现磁场定向控制，可以获得特性，使控制系统具有十分优良的动、静态特性。
机的种类和基本结构，永磁同步电机分凸装式、嵌入式和内埋式三种基本形式，如图1 所示，前两种阻与交轴磁阻相等，因此交、直轴电感相等，即Ld=Lq，表现为隐极性质；另，因此Ld<Lq，表现为凸极电机的性质。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。