弱磁调速用永磁同步电机设计分析

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永磁同步电机弱磁调速技术研究

永磁同步电机弱磁调速技术研究

-I-
哈尔滨工业大学全日制工程硕士学位论文
Abstract
At present the alternating electric spindle, which use the permanent magnet synchronous motor (PMSM) as the core component, is widely used in high precision processing manufacturing equipment. Therefore, to broaden the speed range is important for improving the manufacturing accuracy and efficiency. Since the flux weakening technique could broaden the speed range, it get more and more attention. Hence, choosing the proper motor and drive system to achieve the flux weakening control has important theoretical significance and practical value. The research is based on the stator shunt tooth structure PMSM and then does the research on the vector control(VC) technique related to the flux weakening(FW) control. The main research contents in the following aspects: First of all , use the magnetic circuit model to analysis the motor maniacal structure factor of the flux weakening performance. Use the field and magnetic circuit combine technique to analyze the improvement of flux weakening performance of the shunt tooth structure, then puts forward the stator shunt tooth structure PMSM mathematics model in the condition of constant power. Secondly, the paper derives the stator shunt tooth structure PMSM’s electromagnetic constraint conditions, divides the speed adjust areas, does research on the voltage constraint considering the stator resistance and derives one advanced model, design the flux weakening speed adjust strategy in the whole speed operation range combining the characteristics of the stator shunt tooth structure, verify the control strategy through Simulink. Again, based on the research of the flux weakening control algorithm, the paper do some research on the PMSM drive system, gives the calculation method of the current loop parameter and puts forward the seven segment space vector modulation method to restrain the motor stator current harmonic, puts forward the voltage vector time standard MAO threshold concept in order to improve the algorithm’s operation effic iency. Finally, based on the former analysis of the theoretical technology, build the PMSM flux weakening speed regulation system hardware platform, and write control algorithm and do some experiment to verify the flux weakening control algorithm. It shows that the algorithm is correct and effective. Keyword: Stator shunt tooth, Permanent Magnet Synchronous Motor, Flux Weakening, Space Vector modulation

永磁同步电机弱磁调速的研究

永磁同步电机弱磁调速的研究

DOI :10.19392/j.cnki.1671-7341.201920174永磁同步电机弱磁调速的研究睢丙东韩伟河北科技大学河北石家庄050000摘要:永磁同步电机弱磁调速是现代电机研究的热点之一,解释永磁同步电机传统的弱磁控制原理,研究分析传统弱磁调速的主要缺陷及限制调速范围的因素。

阐述弱磁调速的研究现状以及总结研究的新动向。

关键词:永磁同步电机;弱磁调速;调速范围现代永磁同步电机因为具有高转矩密度、高效率、较为优秀的低速驱动性能以及较宽的调速范围,已经被广泛的应用于电动汽车的驱驱动中。

永磁同步电机调速系统大多由直流电源、逆变器、控制器和电机组成。

但是永磁同步电机励磁所采用的稀土永磁体,磁场不能被调节,因而需要采用弱磁控制的方法来提高转速。

当电机输出功率一定,在低转速时扭矩的提高必然带来额定转速的降低,此时需要弱磁调速控制,如果保持最高转速且稳定,则弱磁调速的范围也随之提高。

因此对弱磁调速能力的研究对提升整个永磁同步电机控制系统的性能有着重要意义。

1弱磁调速的基本原理永磁同步电机弱磁控制原理在于对它励直流电动机的弱磁控制。

由于PMSM 的转子是永磁体,无法通过控制励磁电流的方法去实现弱磁控制,通过电流所产生的励磁来抵消永磁体的磁通方向从而实现弱磁控制。

当转矩恒定且电机稳定运行时,忽略定子电子Rs ,定子电压峰值表示为:|u s |=ωr |ψs |=ωr (ψf +L d i d )2+(L d i d )槡2(1)式中u s 为最大电压、ψs 为定子磁链。

根据(1)式可知,当|ψs |稳定时,电机的转子转速ωr 和定子电压成正比,且由于最大电压值|ψs |的约束,转速ωr 受到限制,电机会达到最大转速为ωn ,称其为转折速度。

当需要拓宽调速范围时,就需要使用弱磁控制的方法。

如下图为电机的转子永磁励磁结构。

电机转子结构图一般去磁作用有两种方法:1增加直流去磁电流分量;2减小交轴电流分量,可以维持电机的电压平衡关系。

永磁同步电机弱磁控制的控制策略研究【范本模板】

永磁同步电机弱磁控制的控制策略研究【范本模板】

永磁同步电机弱磁控制的控制策略研究摘要永磁同步电机是数控机床、机器人控制等的主要执行元件,随着稀土永磁材料、永磁电机设计制造技术、电力电子技术、微处理器技术的不断发展和进步,永磁同步电机控制技术成为了交流电机控制技术的一个新的发展方向。

基于它的优越性,永磁同步电机获得了广泛的研究和应用.本文对永磁同步电机的弱磁控制策略进行了综述,并着重对电压极限椭圆梯度下降法弱磁控制、采用改进的超前角控制弱磁增速、内置式永磁同步电动机弱磁控制方面进行了调查、研究。

关键词:永磁同步电机、弱磁控制、电压极限椭圆梯度下降法、超前角控制、内置式永磁同步电动机一、永磁同步电机弱磁控制研究现状1.永磁同步电机及其控制技术的发展任何电机的电磁转矩都是由主磁场和电枢磁场相互作用产生的。

直流电机的主磁场和电枢磁场在空间互差90°电角度,因此可以独立调节;而交流电机的主磁场和电枢磁场互不垂直,互相影响。

因此,交流电机的转矩控制性能不佳。

经过长期的研究,目前交流电机的控制方案有:矢量控制、恒压频比控制、直接转矩控制等[1]。

1.1 矢量控制1971年德国西门子公司F.Blaschke等与美国P.C.Custman等几乎同时提出了交流电机磁场定向控制的原理,经过不断的研究与实践,形成了现在获得广泛应用的矢量控制系统。

矢量控制系统是通过坐标变换,把交流电机在按照磁链定向的旋转坐标系上等效成直流电机,从而模仿直流电机进行控制,使交流电机的调速性能达到或超过直流电机的性能。

1.2 恒压频比控制恒压频比控制是一种开环控制,它根据系统的给定,利用空间矢量脉宽调制转化为期望的输出进行控制,使电机以一定的转速运转。

但是它依据电机的稳态模型,从而得不到理想的动态控制性能。

要获得很高的动态性能,必须依据电机的动态数学模型,永磁同步电机的动态数学模型是非线性、多变量,它含有角速度与电流或的乘积项,因此要得到精确控制性能必须对角速度和电流进行解耦。

永磁同步电动机弱磁调速控制

永磁同步电动机弱磁调速控制

1.1 永磁同步电机简介
由于高性能电机控制理论和电力电子技术以及微机控制技术的迅速发展,永磁 (PM)电机以其高效性,高转矩惯量比,高能量密度而得到了更多关注。 PM电机通常分为两类: 永磁无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)。 BLDC 通常具有梯形波反电势波形,如图1.1b)。梯形波反电势由定子集中绕组和方波充磁的 表面磁铁产生。其转子位置的测量可以非常方便地利用反电势的测量得到,控制方式 简单。但存在转矩脉动,换相间存在冲击电流,一般不太适用于高性能驱动。
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ωr
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Hystersis controller
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32
4
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Controller
VDC ia ib
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encoder
PMSM
(c) 直接转矩控制器 图 1.3 PMSM 的主要控制方法 1.2.1 VVVF 控制 VVVF控制策略的控制变量为电机的外部变量,即电压和频率。控制系统将参考 电压和频率输入到实现VVVF的调制器中,最后由逆变器产生一个交变的正弦电压施 加在电机的定子绕组上,使之运行在指定的电压和参考频率下。逆变器所用的调制方 式为脉冲宽度调制(PWM)。PWM可以有多种不同的实现方式,如空间矢量调制 (SVPWM)。PMSM的VVVF控制方框图如图1.3(a)所示。 这种控制方法无需从电机引入任何速度、位置或电压、电流反馈信号,属于开环 控制。这种控制系统易于实现且价格低廉。由于系统中不引入速度、位置或其它任何 反馈信号,因此不能即时捕捉电机状态,无法对电机进行精确的电磁转矩控制。由于 仅使用一个调节器实现对输入电压和磁链的调制,将导致输入电压、频率信号和电机 最终的转矩、速度反应之间的通讯速度降低,使电机的响应变慢。这种驱动系统仅适 用于风机、水泵之类无需精确控制的场合。 1.2.2 磁场定向矢量控制 Blaschke在1971年发表了第一篇有关异步电机(IM)的矢量控制(VC)的方法,之后 该方法被应用于PMSM中。这种控制方法目前已经全面发展并在工业上被认为是较成

永磁同步直线电机弱磁调速时的设计

永磁同步直线电机弱磁调速时的设计

1 永磁 同步 直 线 电机 稳 定 运 行 状 态
为 了简化 分 析 , 永 磁 同 步 直 线 电机 作 如 下 对 假设 :.忽 略 电枢 电 阻 ; .铁 磁 体 的磁 导 率 趋 于 a b
无穷, 不考 虑 磁场 的饱 和效 应 ; . 略铁 耗 ; .不 c忽 d 考 虑 电枢 电 流 对 永磁 体 的 去磁 作 用 , 磁 体 有 适 永 当的矫 顽 力 ; 略摩 擦 力 . e忽
I ]= l i b b.
2 运行 于给定基值 点 的电机参数
为使设 计 的 电 机具 有 可 比性 , 设 电机 都 过 假 所 要 求 的基 值 点 B. 1中 厂=f 时 推 力 双 曲线 图 b 与 =i时 电 流 圆 的切 点 B 就 是 基 值 点 . 基 值 b 在
() 1
永 磁 同 步 直 线 电机 稳 定 运 行 时 电 压 , 电流 和 推 力 方程 的 标 么值 形式 如 下 l : 3 j

( +
) (q ) ; + 1i
点, 电机各 量 具 有标 么 值基 值 . 根据 标 么 值 基 值 的 选 取 , 点 的 标 么 值 为 B =1f= 1 S . 上 述 标 么 值 代 人 方 程 ( ) , , =1 将 1~
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第 3) 第 8期 f卷 20 0 2年 8月







报( 自然科学版 )
Vo . 0 No. 13 8
Au . g 20 02
J Huzo gUn . f c.& Teh ( t e c ne dt n . ah n i o i v S c .Na r i c io ) u Se E i

永磁同步电机弱磁扩速

永磁同步电机弱磁扩速

永磁同步电机弱磁扩速摘要:1.永磁同步电机的概述2.永磁同步电机弱磁扩速的背景和意义3.永磁同步电机弱磁扩速的原理和方法4.永磁同步电机弱磁扩速的实际应用和优势5.永磁同步电机弱磁扩速的未来发展趋势正文:一、永磁同步电机的概述永磁同步电机是一种采用永磁体作为磁场源的同步电机,其结构主要由定子、转子和端盖等部件构成。

定子由叠片叠压而成以减少电动机运行时产生的铁耗,其中装有三相交流绕组,称作电枢。

转子可以制成实心的形式,也可以由叠片压制而成。

永磁同步电机的主要特点是磁场恒定,运行稳定,效率高,因此在工业生产中得到了广泛的应用。

二、永磁同步电机弱磁扩速的背景和意义在永磁同步电机的运行过程中,往往会出现弱磁现象,即电机的磁场强度不足,导致电机的转速无法达到预期值。

为了解决这个问题,需要对电机进行弱磁扩速,以提高电机的转速和运行效率。

弱磁扩速对于永磁同步电机具有重要的意义,它可以使电机在低速运行时具有更高的效率和更好的性能,满足不同工况下的需求。

同时,弱磁扩速也可以提高电机的调速范围,使电机能够适应更广泛的应用场景。

三、永磁同步电机弱磁扩速的原理和方法永磁同步电机弱磁扩速的原理是通过调整电机的磁场强度,使电机在低速运行时能够保持恒定的磁场强度,从而提高电机的转速和运行效率。

具体的弱磁扩速方法包括以下几点:1.调整电机的磁场强度:通过改变电机的磁场强度,使电机在低速运行时能够保持恒定的磁场强度。

2.调整电机的电流:通过改变电机的电流,可以改变电机的磁场强度,从而达到弱磁扩速的目的。

3.采用先进的控制策略:通过采用先进的控制策略,可以实现对电机的精确控制,使电机在低速运行时能够保持恒定的磁场强度。

四、永磁同步电机弱磁扩速的实际应用和优势永磁同步电机弱磁扩速在实际应用中具有广泛的应用前景,它可以使电机在低速运行时具有更高的效率和更好的性能,满足不同工况下的需求。

同时,弱磁扩速也可以提高电机的调速范围,使电机能够适应更广泛的应用场景。

基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统研究

基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统研究

基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统研究基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统研究摘要:本文研究了基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统。

首先,介绍了永磁同步电机的基本原理和特点,并分析了调速系统的重要性。

然后,详细讨论了永磁同步电机调速系统中的弱磁升速技术。

最后,通过实验验证了该调速系统的有效性和可靠性。

引言永磁同步电机是一种具有高效率、高功率密度和高控制精度的电机。

近年来,随着电动汽车、舰船和风力发电机组等应用领域的广泛发展,永磁同步电机的研究成为了热门话题。

调速系统作为永磁同步电机的关键组成部分,对电机性能和运行稳定性起着至关重要的作用。

永磁同步电机的调速系统主要包括传感器、控制器和驱动器等组件。

其中,驱动器是实现电机速度调节和转矩控制的核心部分。

传统的永磁同步电机调速系统通常采用磁场定向控制策略,通过测量电机的电流、转速和位置信号来控制电机的运行状态。

然而,由于传感器的测量误差和传递延迟等因素的存在,传统调速系统的响应速度和控制精度有一定的限制。

为了解决这一问题,本文提出了一种基于弱磁升速的永磁同步电机调速系统。

弱磁升速技术是指在电机低速、小负载或突变负载条件下利用磁场变化特性实现电机的快速响应和高控制精度。

该技术主要包括双矩极调速和磁链损耗调速两种方式。

双矩极调速是指通过调整电机的矢量控制策略,使电机在低速运行时仅激励一个磁极,从而提高转矩响应速度。

同时,通过改变磁极数目和位置的方式,可以进一步优化电机的性能。

磁链损耗调速是指通过调整电机的绕组参数和通电方式,降低电机的磁链大小和损耗,从而减小电机的转矩惯量和响应时间。

该方法主要通过降低电机的漏磁和回路阻抗来实现。

实验结果表明,磁链损耗调速可以显著提高电机的静态和动态响应性能。

为了验证弱磁升速技术在永磁同步电机调速系统中的应用效果,本文设计了一台基于DSP控制器的实验平台。

在实验中,通过改变电机的磁极数目和位置,以及调整绕组参数和通电方式,分别进行了双矩极调速和磁链损耗调速的性能测试。

主轴永磁同步电机设计与弱磁方法分析

主轴永磁同步电机设计与弱磁方法分析

华中科技大学硕士学位论文主轴永磁同步电机设计与弱磁方法分析姓名:金富宽申请学位级别:硕士专业:电机与电器指导教师:周理兵2011-01-08摘要数控机床的运行性能主要取决与主轴驱动系统,主轴电机是主轴驱动系统的核心元件。

合理的选择电机类型和设计电机参数,提高电机的功率密度,减小电机的体积与转动惯量,对于提高数控机床的工作性能有着重要的意义。

永磁同步电动机具有功率密度大,效率高,易于实现精密控制等优点,成为了主轴电机的一个重要的研究方向。

数控机床要求主轴电机能在低速时输出较大转矩,高速时有宽广的恒功率调速范围。

但永磁同步电动机弱磁困难,不利于高速运行。

研究永磁同步电机弱磁扩速问题,提高电机的恒功率运行范围,成为了研究的重点。

本文根据永磁同步电机弱磁控制的基本策略,分析了不同空载永磁磁链,交、直轴电感变化对电机运行性能的影响。

对内置径向式转子结构进行优化,采用永磁体分段式转子结构。

利用Ansoft有限元计算软件建立电机的2D模型,分析了不同分段数,分段磁桥宽度,圆周磁桥长度对电机参数的影响;分析了不同永磁体形状,不同极靴形状对气隙磁密的影响。

根据主轴永磁同步电机的设计要求,开发了一套电机电磁设计程序,并采用场路结合的方法设计了一台样机。

关键词:主轴电机,内置式永磁电机,永磁体分段,弱磁AbstractThe performance of CNC machine tool mainly depends on the spindle drive system. The spindle motor is a core component of the spindle drive system. Rational choice the motor type and design the motor parameters, to improve the motor power density, reduce the motor size and moment of inertia, could improving the performance of CNC machine tools significantly.PMSM(Permanent magnet synchronous motor) with the advantages of high efficiency, power density, and convenience to achieve accurate control, prove to be an important research direction. CNC machine tools demands the spindle motor output larger torque at low speed and have wide constant power speed range at high speed. However, as flux weakening is difficult, The PMSM is restricted in the high-speed operation. Improving the ability in flux weakening, and increasing the constant power speed range of PMSM became the important research field of PMSM.This paper based on the basic weakening control strategy, analysis the effect on PMSM performance of different no-load PM flux linkage and motor inductance.Optimize the conventional IPM rotor structure, choose the segmented magnet rotor structure. Establish 2D model of the motor, analysis the effect on the parameters of the motor with different segment numbers, segment iron bridge and circle iron bridge. Analysis the effect on the air gap flux density with different structure of PM and pole shoes.According to the requirement and design principle of the spindle PMSM, developed motor electromagnetic program. Prototype has been designed by combining magnetic circuit and field analysis method.Keywords: spindle motor, IPM machine,segmented magnet,flux-weakening独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

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㈣”’
给定某一电角速度∞,令式(1)中的电压矢量幅
值等于电压极限值,联立求解
f∞(Lqiq)2+(£did+沙f)2
i厅砰:“。
∞’
将求解得到Байду номын сангаасi。、i。代人电磁转矩公式(4),则
计算出的t。为对应给定电角速度∞且满足式(5)约 束条件时通过弱磁扩速所能获得的最大电磁转矩。
·Z矗·
永磁同步电机从恒转矩到恒功率的整个运行过 程中,需要动态地调节定子电流,交、直轴电流分 量的变化会引起相应交、直轴磁路饱和程度的变化, 进而使电感参数呈现非线性。因此要在设计中准确 地核算电机性能以及建立较精确的仿真模型,都需 要考虑磁路饱和对电感参数的影响。
小,从而进一步减小电磁转矩。所以过度地减小沙,
和增大厶并不是一定能扩展电机的恒功率运行范
围。还可能导致电机的过载能力下降。因此在设计
弱磁调速用永磁同步电机时,要综合考虑电机性能,
确定最佳的电机结构尺寸以获得合理的参数匹配。
2两种转子结构电机的弱磁扩速性能
比较
永磁同步电机的弱磁扩速性能与其转子永磁体 结构密切相关。与表贴式永磁体结构相比,内置式 结构的电机其气隙可以设计得较小,同时可以充分
图l 内置式永磁体电机结构示意图

图2分段式永磁体转子结构电机示意图 另一方面,从d轴磁路的磁阻来讲,图1所示 不分段永磁体结构的直轴磁路主要由永磁体和气隙 组成,由于永磁体的磁导率很小,与气隙相当,所 以d轴磁阻较大。而在图2所示分段式永磁体结构 中,两段永磁体之间的铁桥为铁磁材料,因此铁桥
·17·
(1.School of Electrical Engineering,Xi’art Jiaotong University,Xi’art 7 1 0049,China; (2.National Engineering Research Center of Rapid Manufacture,Xi’an 7 10049,China) Abstract:This paper dealed with the design of two interior pemanent magnet synchronous motors with differ-
的存在使直轴磁路的磁阻减小。所以在其它结构尺 寸相同的情况下,采用分段式永磁体结构可以获得
更大的直轴电感也。根据本文第l节的分析,较大
的厶将使电机获得较大的线。,但同时又会因为凸
极率的降低使电磁转矩减小。
若此时的L。与∞的乘积大于额定电磁功率,则继续 增大∞,直至找到保持恒功率运行的最大∞,从而 确定电机的弱磁扩速范围。
生的气隙磁链,从而达到弱磁的目的。但永磁磁链 的减小可能导致电机过载能力下降。文献[3]进一 步探讨了分段式永磁体结构中铁桥的位置和宽度对 ·电机弱磁扩速性能的影响。本文基于一台已有表贴 式样机的定子结构尺寸,设计了两台3.I kW的内置 式永磁同步电动机,样机转子分别采用永磁体分段 与不分段两种结构形式。
关。从电机设计角度,在保持逆变器输出电压最大
值不变的情况下,可以通过减小永磁磁链砂,或增大
d轴电感乙获得更大的聪。。,提高电机的弱磁扩速
能力。但是由电机的电磁转矩表达式
t。=p[砂fi。+(£d一£。)ifi,]
(4)
可以看出,减小永磁磁链砂,将使电磁转矩减
小,而增大乙导致电机凸极率下降使磁阻转矩减
saturation and parameters was also studied.The calculation results show that the nonlinearity of inductance
mainly exists in constant—torque operqtion and has less influence on flux·weakening performance.ne motor with segmentation of the rotor magnets is more suitable for flux—weakening contr01. Key Words:Interior pemanent magnet synchronous motor;Flux—weakening control;Magnet segmentation;
在面坐标系中,当永磁同步电机高速稳定运行 时,忽略定子电阻,电动机的电压矢量幅值可以表 示为
u=∞√(Lqi。)2+(£did+砂f)。
(1)
其中∞为电机的电角速度,砂,为永磁体磁链。
由式(1)可以得到电机的机械角速度计算公式为
n:—_===二u;==; (2) P√(沙f+Ldid)2+(Lqi。)2
式中,P为电机极对数。 调速运行时,电机南驱动器供电,电机电压受逆
变器输出电压最大值的限制。当电机的端电压和电流均
达到最大值,且定子电流全部为直轴去磁电流分量时,
电动机可以达到的理想最f寄机械角速度为

ⅡIim
,一I、
1‰2瓦Fi万
‘j)
其中U|im为电压极限值。可见,电机的弱磁扩速
性能与永磁磁链砂,以及d、q轴电感k、£。密切相
(1.西安交通大学电气工程学院,西安710049;2.快速制造国家工程研究中心,西安710049)
摘要:在分析电机参数对弱磁调速性能影响的基础上,讨论了两种转子结构形式的内置式永磁同步电机设计。采
用磁场有限元分析方法计算转子永磁体分段与不分段两种结构形式电机的电感参数,并基于理论公式计算比较它们
的弱磁扩速性能。分析磁路饱和引起的电感参数非线性,讨论分段式永磁体结构中铁桥的存在对磁路饱和以及电机
额定电压/V 额定转速/r·min。1 定子槽数 气隙/mm
190 2000
36 0.7
永磁体尺寸/ram2
d轴同步电影mH 定子电影Q
5×40 4.596 0.253
永磁磁链/Wb q轴同步电感/mH
0.1862 10.39
对于图2所示永磁体分段式转子结构,由于无
法直接利用Ansoft/RMxprt软件设计,因此本文基于 不分段式转子的基本设计尺寸,并考虑到永磁体分 段对电机参数和性能的影响,初步确定转子铁桥尺
万方数据
弱磁调速用永磁同步电机设计分析孙慧芳。等
数的非线性,并进一步计算比较两种转子结构电机 的弱磁扩速性能,为弱磁调速用永磁同步电机的合 理设计提供一定的理论依据。
1 电机参数对弱磁调速性能的影响
永磁同步电机弱磁控制的思想来自于他励直流 电动机的弱磁调速,在他励直流电动机中,通过减 小励磁电流即可达到弱磁调速的目的。但是永磁同 步电机的转子永磁体励磁磁势无法调节,所以只有 通过调节定子电流,即增加定子直轴去磁电流分量 来削弱电机的气隙磁场,实现弱磁调速。
墼皇垫..............一.................—蘸譬粤lo,第43孝第j2蛹二潮 ●___M--mq-__-■-■_■I●I_■■■_■_■■■___■■I●_-_Il■_■-l●-■●●■■■_■■■__-l_-■■■ll_■__I--●__●●■口ⅫH№k j-
,、u’%“%_
万方数据
利用d、q轴磁路的不对称所产生的磁阻转矩,因此 内置式电机有更好的弱磁扩速能力。
一般的内置式电机结构示意图如图1所示,这 种转子结构不能直接减小永磁体本身产生的气隙磁 场,弱磁调速是通过在定子绕组中施加直轴去磁电 流,靠电枢反应削弱气隙磁场。文献[2]提出了一 种分段式永磁体转子结构用于弱磁调速,其电机结 构示意图如图2所示,转子永磁体崩铁桥分割成两 段或更多段。当电机恒转矩运行时,永磁体磁势使 铁桥处于饱和状态,因此产生的漏磁很少。但是当 电机进入弱磁调速区域,定子绕组中的直轴去磁电 流产生的电枢反应将使铁桥的饱和程度降低,此时, 一部分永磁磁通会通过铁桥产生漏磁,从而减小永 磁体本身产生的气隙主磁通。因此对于分段式永磁 体结构的电机来讲,定子直轴去磁电枢反应不仅能 抵消永磁体产生的气隙磁通,而且能通过降低铁桥 饱和度来增加永磁体漏磁,从而直接减小永磁体产 生的气隙磁通。因此采用分段式永磁体结构的电机 更有利于弱磁扩速。
构尺寸、电磁参数以及空载和额定运行性能,然后
根据电机参数用理论公式核算电机的弱磁调速性能,
经多次试算得到同时满足电机额定运行性能和弱磁
调速性能的设计方案。表l给出了电机的主要结构
尺寸和设计参数。 表1 内置式电机主要结构尺寸和参数
额定功率/kw
额定电渺A
极对数
定子内彬nlln
3.1 11.93
6 104
ent rotors based on analyzing the effect of parameters on flux—weakening contr01.Inductances of the motors with magnet segmented and non—segmented rotor were both calculated by field finite element analysis,fol—
lowed by the comparison of their flux—weakening performances from theoretical formulas.Inductance nonlin— earity caused by field saturation was analysed.ne influence of iron bridge between magnet segments on field
Field saturation
O 引言
永磁同步电机具有高功率密度、高转矩一惯量 比、高效率和高功率因数等优点,随着高性能永磁 材料成本的降低,永磁同步电机在数控机床、电动 汽车、T业机器人、航空航天以及雷达天线等驱动 和伺服系统中的应用越来越广泛…。
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