永磁同步电机的运行效率优化研究

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永磁同步电机因具有高效率、高功率密度、高响应、易控制等优点被广泛应用于混合动力汽车、轨道交通、电梯、医疗器械、石油工业等诸多领域。永磁同步电机控制效率的提升能有效降低能耗,对节能减排和全球温室效应问题的解决具有非要重要的意义。因此,本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,就如何提高其运行效率展开以下研究。本文首先通过分析永磁同步电机的损耗来源,采用将铁损等效为电阻上的发热的方法,建立了计及铁损的永磁同步电机数学模型,并借助MATLAB/Simulink仿真平台验证其有效性。其次,通过分析电机稳态下总损耗与定子电流之间的内在关系,得出稳态下电机效率随直轴电流呈凸函数变化的趋势。接着,为求解电机最优效率点,在对比定步长搜索法和黄金分割搜索法两种效率优化方法优缺点的基础上,提出基于反步自适应控制的黄金分割搜索效率优化策略并对其进行仿真验证,实现了电机稳态效率最优控制,解决了寻优过程中由直轴电流改变所引起的转速和转矩波动问题。最后,为提升效率优化速度以及减少寻优过程中产生的电机损耗,提出一种基于固定模型参数的搜索算法改进策略并对其进行仿真验证,该策略利用模型法(LMC)得到的次优定子电流确定搜索算法的初始搜索区间,使电机在寻优初期快速运行至效率最优点附近并迅速收敛至效率最优点,仿真结果表明该策略具有良好的动态性能和稳态性能,能有效减少寻优过程中产生的电机损耗,并且针对一些特定场合,该策略能进一步提升效率优化速度。
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