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电压源激励下表贴式永磁同步电机退磁故障建模与分析
Modeling and Analysis of Demagnetization Fault in Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motors under Voltage Source Excitation
| 作者 | 史涔溦 · 彭琳 · 张振 · 史婷娜 |
| 期刊 | 电工技术学报 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 40 卷 第 8 期 |
| 技术分类 | 可靠性与测试 |
| 技术标签 | 有限元仿真 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 永磁同步电机 退磁故障 解析建模 史涔溦 彭琳 张振 史婷娜 电工技术学报 Transactions of China Electrotechnical Society |
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永磁同步电机局部退磁会显著降低其输出性能与负载能力，影响使用寿命。本文引入退磁区域空间角度参数，推导剩余磁化强度径向与切向分量的傅里叶系数，建立了局部退磁下的解析模型。提出以磁链为中间变量、适用于电压源逆变器驱动的解析方法，并将其嵌入矢量控制系统实现联合仿真，计算定子磁链、电流与转矩。通过Ansys/Simplorer时步有限元模型与实验验证了该模型的准确性与有效性。相比时步有限元法，所提方法显著缩短计算时间，提升运算效率。
永磁同步电机退磁故障会降低电机的输出性能和负载能力,严重影响电机的使用寿命.建立准确的故障电机解析模型,进行快速电磁性能分析,获得故障情况下的电流、转矩等运行数据,有利于对退磁故障进行早期预测和诊断.该文针对永磁同步电机局部退磁故障,引入一个表示退磁区域空间角度的参数,推导了剩余磁化强度径向分量和切向分量的傅里叶系数,从而建立了永磁体局部退磁情况下的电机解析模型.在此基础上,针对实际应用中控制系统的电路接口,提出一种以磁链作为中间变量、由电压源逆变器驱动的解析模型,并将该模型应用到矢量控制系统中实现联合仿真,计算了电机的定子磁链、电流和转矩,经Ansys/Simplorer时步有限元模型和实验验证了该模型的准确性和有效性.相较于时步有限元法,该文提出的解析模型-控制电路联合仿真大幅缩短了计算时间,提高了运算效率.
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SunView 深度解读
该永磁同步电机退磁故障解析建模技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。在电机驱动系统和充电桩永磁电机中，局部退磁会导致转矩脉动增大、效率下降，影响系统可靠性。所提出的电压源激励下快速解析方法可嵌入iSolarCloud智能运维平台，实现电机退磁状态的在线诊断与预测性维护。相比传统有限元仿真，该方法显著缩短计算时间，适合实时监测场景。通过磁链中间变量法可与矢量控制系统联合仿真，为ST储能变流器和车载OBC中的永磁电机驱动提供故障容错控制策略，延长电机使用寿命，提升产品可靠性与竞争力。