六相永磁同步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)及其電感參數(shù)的研究.pdf

1、多相永磁同步電機(jī)兼有永磁同步電機(jī)和多相電機(jī)的雙重優(yōu)點(diǎn)，特別是在大功率電氣傳動(dòng)領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景良好。永磁同步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、電感參數(shù)和電磁轉(zhuǎn)矩的研究，是永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)和控制的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。由于多相永磁同步電機(jī)相數(shù)的增加，使其電磁設(shè)計(jì)、電感參數(shù)及電磁轉(zhuǎn)矩更復(fù)雜。
　　本文首先分析歸納了多相電機(jī)的繞組與相帶的關(guān)系和特點(diǎn)；推導(dǎo)出了多相繞組合成磁動(dòng)勢(shì)的時(shí)空表達(dá)式及其諧波分布規(guī)律，并重點(diǎn)分析對(duì)比了六相繞組與三相繞組合成的磁動(dòng)勢(shì)。分析

2、表明，對(duì)稱繞組的相帶在空間分布上是對(duì)稱的，各相帶施加的激勵(lì)在時(shí)間相位上也是對(duì)稱的；隨著相帶個(gè)數(shù)的增加，諧波磁動(dòng)勢(shì)含量顯著減少，可利用成份增加，對(duì)電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)的不良影響也降低。
　　其次，建立了多相永磁同步電機(jī)在自然軸系下的數(shù)學(xué)模型。推導(dǎo)出了六相永磁同步電機(jī)的坐標(biāo)變換。通過(guò)坐標(biāo)變換，得到六相永磁同步電機(jī)在傳統(tǒng)dq坐標(biāo)系與計(jì)及交叉耦合dq坐標(biāo)系下的電感參數(shù)和數(shù)學(xué)模型。
　　再次，參考傳統(tǒng)三相永磁同步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合多相

3、繞組的理論和特點(diǎn)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行尺寸計(jì)算、極槽配合、繞組設(shè)計(jì)等關(guān)鍵步驟和設(shè)計(jì)。用AnsoftMaxwell軟件，建立了一臺(tái)六相永磁同步電機(jī)樣機(jī)模型。對(duì)樣機(jī)進(jìn)行空載和負(fù)載仿真研究，并與相同尺寸結(jié)構(gòu)的三相永磁同步電機(jī)做了對(duì)比。對(duì)六相電機(jī)注入不同幅值的諧波電壓，分析其對(duì)電流、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的影響。結(jié)果表明，采用六相繞組設(shè)計(jì)的電機(jī)可以提高繞組利用率，減小銅耗、附加鐵耗、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；在全橋或半橋逆變器接中線供電的情況下，給六相電機(jī)注入特定幅值的3、5次諧波

4、電壓，可以提高電機(jī)的功率密度，減小電流峰值，提高功率器件的利用率與可靠性，抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　最后，計(jì)算分析了六相電機(jī)電感參數(shù)隨dq軸電流變化的規(guī)律；利用計(jì)及交叉耦合dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型研究了六相電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的構(gòu)成成份及電感參數(shù)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響；并對(duì)比了六相電機(jī)與三相電機(jī)的電感參數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩的異同。結(jié)果表明，由于兩臺(tái)電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)相同，兩臺(tái)電機(jī)的電感參數(shù)隨dq軸電流變化的規(guī)律是相同的；輸出大轉(zhuǎn)矩時(shí)，交叉磁阻轉(zhuǎn)矩降為負(fù)值，導(dǎo)致電機(jī)