调速永磁同步电动机优化设计与矢量控制系统联合仿真

squall0629

    本参赛作品使用Maxwall和RMXprt对一台130口径的表贴式调速永磁同步电动机进行参数化仿真，对电机的永磁体尺寸进行优化设计，以削弱齿槽转矩，然后对Ld、Lq等电机主要参数进行了有限元计算，最后对设计方案进行了基于Maxwall和Simplorer的联合仿真，对id=0控制方式下各种工况进行了控制系统仿真，如果时间允许，本作品还会包括基于TI28335芯片的PMSM控制电路的搭建，实现对样机的id=0的SVPWM矢量控制，并提供控制程序代码。

补充内容 (2015-3-20 10:26):
调速永磁同步电动机ASSM是现代交流伺服控制系统的主要动力源，其中尤以表贴式永磁体的ASSM使用的最为普遍，这种电机可以通过优化永磁体形状得到较为理想的气隙磁密波形，从而使反电势尽量正弦化，这样一方面最大限度的削弱了电机的齿槽转矩，同时也降低了电机反电势谐波对驱动系统的影响，提高了整个控制系统的控制精度。
对于ASSM，传统的电机设计方法大多是将电机的控制系统部分进行理想化假设，然后只对电机本体进行电磁设计，这样虽然比较便捷，但是无法考察电机本体在整个控制系统中的性能表现，现在通过Maxwall/Rmxprt、Simplorer以及Matlab/Simulink的联合仿真，可以将电机本体的有限元或磁路模型、开关功率电源模型、以及控制算法整合成一个大的计算机仿真模型，通过联合仿真，一方面可以更准确的检验电机设计方案的性能表现，另一方面，也可以实现控制算法的优化，以及控制算法与电机设计方案之间的配合。
本文针对以上问题，以一台130口径ASSM为例，对电机的永磁体形状和槽口宽进行了参数化扫描，并以齿槽转矩为目标函数进行了最优化求解；在Maxwall 2D和3D下对永磁电机控制影响较大的电感参数Ld、Lq进行了计算；通过Maxwall/Rmxprt、Simplorer以及Matlab/Simulink对整个控制系统进行了联合仿真。

wayne

加油！祝您在本次大赛中获奖！{:soso_e142:}

Edwin_Sun

貌似Simplorer中能内嵌c code，就像添加一个TI的dsp一样，如果有时间，可以看看；如果软件支持且能实现，我觉得是能加分的~

studymotor

什么都没有啊。。。。。我以为有东西下呢。。。。。

squall0629

文章内容

vMars0324

kt133a 发表于 2015-3-24 07:17
Maxwell三维太差，几乎不能用

个人觉得3D算电感还是可以的，不过也不太建议使用。可以采用2D计算，外加经验系数校核，3D无非考虑了端部效应。如果是钕铁硼电机，基本可以忽略，如果是铁氧体，的确需要考虑下，但也可以用3D校核2D，实现磁路等效即可。

dddjjjyyy888

楼主，您好，都说抑制齿槽转矩，那到底齿槽转矩占到额定转矩的多少才会对电机实际运行造成影响，如果能知道在多大值下会对电机实际运行造成影响，那设计时就可以针对性考虑；那就不用按齿槽转矩越小越好去考虑，到最后会影响电机其它参数，可能会得不偿失。期待您的解答！{:soso_e183:}

squall0629

dddjjjyyy888 发表于 2015-4-13 17:04
楼主，您好，都说抑制齿槽转矩，那到底齿槽转矩占到额定转矩的多少才会对电机实际运行造成影响，如果能知道 ...

您好，我最近看了一下《永磁交流伺服电机通用技术条件》，标准中提到了一个转矩波动系数，它是表示电机和驱动器整个系统综合表现，里面对该值的推荐为3% 5% 7% 10% 15%，计算方法是令电机在额定转矩和技术要求规定的最低转速下运行，测得转矩曲线的最大和最小值，然后用二者之差除以二者之和，再求百分比；关于单纯的齿槽转矩，这本最新的标准里并未提到其推荐值，所以，我想在优化设计时，应该是在保证电机其他性能没有大幅降低的情况下，尽量的减小齿槽转矩的值，如果对齿槽转矩要求的比较严格，那就让它不要超过额定转矩的3%，在实践中我发现例如24槽8极这种整数槽电机，想优化到3%还是很难的，所以首先还是选一个好的极槽配合，然后再对永磁体形状做一些优化。

wayne

祝贺楼主获得2014 ANSYS全国电机设计仿真大赛一等奖！{:soso_e142:}

获奖作品详见正在预售中的《西莫电机技术》第三期：https://bbs.simol.cn/thread-139429-1-1.html

参赛PPT下载地址： 调速永磁同步电动机优化设计与矢量控制系统联合仿真-王杨.pptx (3.65 MB, 下载次数: 906)

2015-6-25 07:39 上传

点击文件名下载附件

小木

所有参赛作品都会贴出来吗？

wayne

小木 发表于 2015-7-28 13:10
所有参赛作品都会贴出来吗？

其他的作品视作者意愿可能会在后面的电子期刊里跟大家见面

vincentkung

你好，请问 图片中这个公式第二列为啥没有负号呢，看电拖书上都有负号，期待回复，感谢

squall0629

vincentkung 发表于 2015-8-9 20:36
你好，请问 图片中这个公式第二列为啥没有负号呢，看电拖书上都有负号，期待回复，感谢

多谢指正，是我搞错了，应该有负号的。

xiaorealer

楼主你好！你打算用simulink+simplorer+maxwell实现联合仿真吗？请问目前做到哪一步了，用的是什么软件版本？我用matlab2013a+simplorer16.0联合失败。

YSHL

楼主您好，谢谢您的回复。我是学生，最近在学习联合仿真，看到您的作品，恭喜获得一等奖。但是，我按照您作品中的提示做出来的，总是存在错误。您的工程文件可以共享一下吗？谢谢。我想给您发消息的，可是没有权限。

YSHL

squall0629 发表于 2015-8-12 11:38
多谢指正，是我搞错了，应该有负号的。

楼主您好，谢谢您的回复。我是学生，最近在学习联合仿真，看到您的作品，恭喜获得一等奖。但是，我按照您作品中的提示做出来的，总是存在错误。您的工程文件可以共享一下吗？谢谢。我想给您发消息的，可是没有权限

squall0629

YSHL 发表于 2015-12-13 19:18
楼主您好，谢谢您的回复。我是学生，最近在学习联合仿真，看到您的作品，恭喜获得一等奖。但是，我按照 ...

工程文件需要用正版的ansys软件才能打开，ansys官网上有所有的工程文件下载。

squall0629

xiaorealer 发表于 2015-9-2 10:21
楼主你好！你打算用simulink+simplorer+maxwell实现联合仿真吗？请问目前做到哪一步了，用的是什么软件版本 ...

我用的2012b和simplorer15

Michaela9

您好，我想请教一下您在用到电机的转子位置角时，这个MASS_ROTB测量到的反馈到simulink时，在Simulink中还要做+pi/2的处理吗？我的转速现在是负的。

患过风伤

我只想问问楼主，p给一个pi参数吧！！！我照着您的论文搭建出来了，就是结果不对，我感觉您的模型还可以以简化，就是负载转矩可以在simplorer直接给定的，不需要传递到matlab，我还有一个问题，就是simplorer中的vm_fotb测量的角速度单位是rad/S，不是rad/min，我用正弦电压直接给定联合仿真出来的转速值在mtablab里显示不正确的，而且我感觉您的转矩给定方向貌似也有问题，请您指教!