C語言電機模擬：永磁電機
本篇是本系列第三集，第一集請戳：EP01。 視頻有點無聊，請戳嗶哩嗶哩傳送門（建議右鍵1.25倍速觀看）。
Background
永磁電機作為一種因材料突破而得以普及的同步電機，不得不承認其如今在位置伺服領域的地位。此外，在軸向長度受到限制的場合，使用永磁電機的效果那是拔群的，比如電瓶車的輪轂電機等。但是，我最愛的還是優雅的感應電機。
感應電機的」高級玩法「一般都是在轉子上做文章，主要是實心轉子的各種變種，這裡@哈莫尼克。永磁電機的」高級「玩法（表貼、內嵌、V型這些肯定就不算了哈）則可以從定子和轉子兩方面入手。比如可以把永磁體放到定子上形成開關磁鏈電機，可以瘋狂減少定子槽數形成分數槽電機，可以把永磁體每隔一個極才放一個形成 Consequent Pole 電機，也可以把永磁體放置成輻條狀且為 Consequent Pole 形式則稱為游標電機，還可以燒錢玩 Halbach Array 減少軛部的鋼的用量等。
局部插入式更新：我收到了一條非常溫柔的私信，對方認為我對游標電機部分的描述不準確，但是用這種委婉的方式告知真是很周到哦。所以這部分內容先打個問號。
Prerequisite
Installed the software mentioned from EP01.
Mathematic Models (Ref: Zhiqian Chen 2003)
The stator voltage equations on rotating d-q frame.
?
?
We will use the d-q model for simulation. I mean that it does not matter what reference frame your model is in. Just simulate it correctly and thats all. Oh, I almost forget. One more thing: the torque equation:
This equation tells us even if ? is zero (i.e., no permanent magnet), there is still torque, which give rise to a new type of synchronous machine called SynRM (Synchronous Reluctance Machine).
Codes (Check out the pmsm branch at my Github page)
看了代碼以後，可能有同學會問了，為什麼不把感應電機和永磁電機歸到一起？
其實，我一開始用 Python 做控制模擬的時候，就是直接對帶阻尼繞組的同步電機進行建模的。也就是說，一個模型包羅萬象。但是缺點也很明顯，這樣做會讓代碼看起來複雜很多，多出很多不必要的狀態變數。所以我不推崇大一統模擬，但是大一統理論依舊是很有意思的東西。
Future Topics (Updated)
- C語言電機模擬架構 / framework in C language (done in EP01)
- 矢量控制 / Vector control (done in EP02)
- 永磁電機的模擬 (done in this article)
- 為什麼前向歐拉法是個大坑？
- 永磁電機的滑模觀測器
- 系統控制參數的可視化與優化框架 / Visualization and optimization of system control parameters
- 電機設計的電路參數擬合
- 變步長數值積分 / DoPri54
- 電機參數自整定
- 電流環係數設計
- 轉速環係數設計
- 轉動慣量辯識
- 無速度感測器系統中的轉動慣量辨識
- 自抗擾控制
- 基於帶寬指標的自抗擾控制係數設計
- 預測控制（預測電流控制，PCC）與優化目標
- 全局穩定轉速自適應觀測器設計
- 一種簡單的自適應觀測器（模型參考自適應系統，MRAS）設計及其存在的問題
- 逆變器非線性建模 / inverter nonlinearity
- SPWM建模
- SVPWM建模
- 飽和建模 / modeling of saturation
- 結合場的建模策略（查表法）
- 如何繪製任意控制策略的電機運行工況效率圖？
- 非理想電流測量環節建模（溫飄與不對稱）
- 母線電容建模和無軸承電機的彷彿有UPS控制
- 非同步伺服（非同步電機的位置控制媲美永磁電機的關鍵是？）
- 低成本單母線電流感測器驅動的實現
- 無軸承感應電機建模
- 基於擴展反電勢模型的無感測器控制
- 基於 Active Flux 模型的無感測器控制
- 三維模型的繪製技巧 / SolidWorks Modeling (done)
- 番外：使用免費有限元軟體實現感應電機的設計與優化
- 番外：使用旋轉靜態場有限元實現電機轉矩脈動的超準確分析（嗯，堪比瞬態場）
- 番外：Notched Rotor（介於表貼和內嵌之間的一種轉子）永磁電機的設計
- 番外：高速實心轉子的設計與優化
- 番外：機器學習之電機建模競賽
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