內置式永磁同步電動機非線性模型研究
摘要：在研究內置式水磷同步電動機交直軸磷鏈和電感非線性特性的基礎上■電動機參數進行了實測研究抬出了d一礴由磷鏈和電感擬合的表達式。建立了d一口軸系下內置式水磷同步電動機精確的數學模型，依據該模型對內置式水磷同步電動機進行了仿真研究。仿真結果與實驗結果的比較證明了所建立的非線性模型能夠準確地反映電動機的實際運行狀況。該模型有助于對內置式水磷同步電動機系統(tǒng)進行深入研究。
關鍵詞：內置式水磷同步電動機，非線性模型，磷鏈模型，電感模型
0引言
內置式永磁同步電動機由于具有體積小、效率高、功率密度大等優(yōu)點得到越來越廣泛的應用…。在分析調速用永磁同步電動機時，最常用的方法是建立d一口軸系下的電動機數學模型。傳統(tǒng)的數學模型通常是在忽略電動機鐵心飽和等非線性因素的假設條件下建立的，而電動機在實際運行過程中受永磁體磁動勢和電樞磁動勢的影響，其磁鏈和電感與電流之間呈現非線性關系，因此采用傳統(tǒng)的數學模型很難準確預測電動機系統(tǒng)的性能，建立準確的電動機非線性模型可以解決這一問題。
本文通過對內置式永磁同步電動機d、口軸磁鏈和電感非線性將陛的分析和實驗研究，給出d、口軸磁鏈和電感的函數表達式，采用磁鏈和電感非線性函數建立了內置式永磁同步電動機的數學模型，根據所建立的非線性模型內置式永磁同步電動機調速系統(tǒng)進行了仿真研究和實驗驗證，證明了所建立的非線性模型的準確性和合理性。
1交直軸磁鏈及電感的非線性模型
內置式永磁同步電動機的磁系統(tǒng)隨著電樞電流的增大會發(fā)生飽和，使得磁鏈與電流之間呈現非線性關系。忽略交叉耦合的影響，其函數關系可表示為電流的多項式形式：
式中j R護R。分別為小g軸電感的泰勒級數。內置式永磁同步電動機磁系統(tǒng)飽和效應引起小q軸磁鏈和電感的變化，使得小q軸磁鏈和電感呈現非線性特性。由于永磁體磁動勢的存在，電動
機d軸正負電流對d軸磁系統(tǒng)的影響不同。在d軸電流為負時，d軸磁鏈和電感主要受永磁體產生的磁鏈影響，d軸電感幾乎不隨d軸電流變化而變化i而當d軸電流為正時，電動機工作在增磁狀態(tài)，d軸磁系統(tǒng)受d軸電流影響而易產生飽和，使得d軸電感隨d軸電流的增加而減小。目軸磁路主要由鐵芯組成，而幾乎不受永磁體磁勢的影響，磁導率大，磁阻小，容易受q軸電流引起的飽和影響，因此，對于g軸電感，g軸正負電流對其影響規(guī)律相同，隨著g軸電流幅值的增加，q軸磁路發(fā)生飽和，q軸電感隨
目軸電流的增加開始漸近減小。
圖1給出了內置式永磁同步電動機小目軸磁鏈和電感的測量原理0¨。實驗時，先用直流電源對電動機轉子進行定位，把樣機轉子位置定位在d軸或目軸方向上，并用步進電動機鎖定轉子位置，通過自耦變壓器調節(jié)激勵電壓的幅值，用功率分析儀w T1600捕捉不同電壓激勵下的電壓和電流。
當采樣步長辦很小時，小g軸電感可近似于定值時，由于永磁體磁動勢對d軸的作用，d軸電流在正負方向上發(fā)生了畸變，其正負幅值存在較大差異?對于q軸磁系統(tǒng)，由于其磁路幾乎不受永磁體磁動勢的影響，q軸電流正負方向上基本沒有差別。
圖2至圖4的曲線與理論分析吻合，可以清楚地表明電動機磁系統(tǒng)飽和效應對小目軸磁鏈和電感的影響。
2非線性數學模型
由所建立的磁鏈和電感非線性模 |
