調(diào)速永磁同步電機仿真及性能改進研究.pdf

1、永磁電機與傳統(tǒng)的電勵磁電機相對比，具有明顯的優(yōu)勢，它不但擁有更高的功率密度和效率，而且結(jié)構(gòu)多種多樣，能在大部分場合取代傳統(tǒng)電勵磁電機。目前，永磁電機由于極廣的功率范圍，被運用在國民生產(chǎn)的各行各業(yè)，產(chǎn)量劇增。因此世界各國的電機電器行業(yè)和科研院所都把對永磁電機的開發(fā)和研究列為熱點。
　　本文研究對象是調(diào)速永磁同步電動機，論文主要涉及電機的電磁設(shè)計、氣隙磁場優(yōu)化設(shè)、控制系統(tǒng)仿真及電機功率密度提高幾部分，主要的研究內(nèi)容如下:
　　第

2、一部分綜述了本文的研究背景以及永磁同步電機本體和變頻控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。永磁同步電機的控制技術(shù)主要分為開環(huán)變頻控制和矢量控制兩類。這兩類控制方法特點鮮明，其中開環(huán)變頻控制成本低，適用于對動態(tài)性能要求不高的場合，如風(fēng)機、水泵等電機的驅(qū)動;而矢量控制精度高、效果好，適用于電梯、伺服驅(qū)動等場合。因此研究永磁同步電機變頻控制系統(tǒng)十分有必要。
　　第二部分介紹了永磁同步電機的分類情況，對不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式永磁同步電機做了詳細的優(yōu)缺點分

3、析。接著根據(jù)永磁同步電機的電壓電磁方程以及矢量圖，研究了其穩(wěn)態(tài)運行性能與損耗狀況，最后介紹了恒壓頻比控制和id=0控制這兩種常用的控制方法。本章內(nèi)容為后續(xù)深入分析調(diào)速永磁同步電機的其他性能奠定了理論基礎(chǔ)。
　　第三部分進行了調(diào)速永磁同步電機的電磁設(shè)計與波形優(yōu)化研究。電磁設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)給出的電機性能指標(biāo)要求，合理選擇電機的結(jié)構(gòu)型式，確定電機各部分所用材料，計算出相應(yīng)的電磁負荷，從而確定具體的結(jié)構(gòu)尺寸，以達到設(shè)計要求。這部分需要

4、結(jié)合商業(yè)設(shè)計軟件建立永磁同步電機的二維有限元分析模型，以便于研究其空載特性。接著為了改良內(nèi)置式永磁同步電機的性能，提高效率，對其氣隙磁密波形進行了優(yōu)化，通過改變隔磁磁橋的形狀和永磁體的形狀，來獲得正弦性良好的氣隙磁密波形。
　　第四部分研究了調(diào)速永磁同步電機控制系統(tǒng)。運用Simplorer與Maxwell2D的聯(lián)合仿真，將控制電路與電機本體相結(jié)合，分別使用恒壓頻比控制策略和id=0控制策略，實現(xiàn)了對調(diào)速永磁同步電機動態(tài)性能的研究。

5、本文所采用的聯(lián)合仿真方法，解決了調(diào)速永磁同步電機在單獨使用Maxwell2D時仿真困難、結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，具有實際指導(dǎo)意義。
　　第五部分為了進一步提高永磁同步電機的功率密度和效率，進行了雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機的研究。雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機是一種新型電機，是由內(nèi)轉(zhuǎn)子、中間定子、外轉(zhuǎn)子嵌套而成，可以看作是一個外轉(zhuǎn)子永磁同步電機和一個內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步電機的合成。本文為了簡化雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機的設(shè)計難度，提出了一種等效設(shè)計方法，并進行了仿真驗證和