永磁雙凸極電動機區(qū)間等效電感特性及對電機的影響
秦海鴻，郭鴻浩，李金飛，王慧貞，嚴仰光
(南京航空航天大學(xué)，江蘇南京210016)
摘要：對于12／8極刳槽轉(zhuǎn)子永磁雙凸極電動機，給出其在三相六狀態(tài)換流模式下各區(qū)間等效電感表達式的分析，應(yīng)用數(shù)值計算方法得出各區(qū)間等效電感特性，討論了其對繞組電流變化率、斬波頻率及系統(tǒng)閉環(huán)設(shè)計的影響，從而為永磁雙凸極電動機的合理設(shè)計和控制提供了參考依據(jù)：
關(guān)鍵詞：雙凸極永磁電動機；區(qū)間等效電感；電流變化率
中圖分類號：TM351 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7018(2008)01—0014—03
0引言
自上世紀90年代出現(xiàn)永磁雙凸極電動機(以下簡稱DSPM電動機)以來，DSPM電動機受到了廣大關(guān)注。文獻[1—3]對DSPM電動機的靜態(tài)特性進行了研究，給出電機相繞組自感、互感隨轉(zhuǎn)子位置角的變化規(guī)律[4-6]。對DSPM電動機的換流模式及電動工作原理進行了研究。但目前在電機電感特性的研究中，并未結(jié)合電動機的實際通電區(qū)間對每個區(qū)間內(nèi)的等效電感特性及其對電機工作的影響進行研究。文中基于斜槽轉(zhuǎn)子DSPM電動機在三相六狀態(tài)換流模式下，各區(qū)間等效電感表達式的分析，應(yīng)用數(shù)值計算方法得出各區(qū)間等效電感特性，討論了其對繞組電流變化率，斬波頻率及系統(tǒng)閉環(huán)設(shè)計的影響，從而為DSPM電動機的合理設(shè)計和控制提供了參考。
1雙凸極電動機區(qū)間等效電感特一勝
1．1區(qū)間等效電感表達式
斜槽轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有助于改善DSPM電動機的運行性能，減小轉(zhuǎn)矩脈動[7,8]。12／8極DSPM電動機斜槽后繞組反電勢波形如圖l所示，與正弦相近，故把無刷直流電動機中常用的三相六狀態(tài)換流模式引入到雙凸極電動機的控制中來[4,5]。電動機采用圖2a所示的三相橋式功率變換器為其供電，按圖2b所示的三相六狀態(tài)換流模式工作。每個功率管開通區(qū)間為120。電角度，每60。電角度電機換相一次。每周期可分為6個工作區(qū)間，每區(qū)間兩相工作[4]給出各工作區(qū)間內(nèi)導(dǎo)通的開關(guān)管、線電勢、相電流及三相繞組端電壓需滿足的關(guān)系式。為實現(xiàn)DSPM電動機的轉(zhuǎn)速控制，及對繞組電流上、下幅值的限制，采用了單斬電流滯環(huán)控制方式：一周期內(nèi)各60。區(qū)間內(nèi)的等效電感表達式如下分析。
(1)[0，60。]工作區(qū)間
該區(qū)間內(nèi)，Ql高頻斬波，Q6恒通。忽略繞組電阻項、電感變化引起的感應(yīng)電勢項，滿足關(guān)系式：
圖2三相橋式功率變換器及三相六狀態(tài)換流模式由式(1)～式(3)得：
式中：VAB為a、b兩相端點A、B之間的電壓差eab為a、b相的反電勢。Leq為a、b兩相等效合成電感，Leq=La十Lb-2Lab。
[0，60。]內(nèi)，Q1高頻PwM斬波工作。斬波頻率為[8]：
(2)其它區(qū)間
類似可得一周期其它電角度區(qū)間的工作情況。表l給出一周期內(nèi)各區(qū)間等效電感表達式。
1.2區(qū)間等效電感特性
DSPM電動機中的自感和互感均隨轉(zhuǎn)子位置角θr，的變化而作較大變化。圖3分別給出空載自感和互感特性。若定義電感的****變化幅度與電感的平均值之比為電感變化率，則可得DsPM電動機自感和互感的變化率分別為百分之83 .7和百分之90。
但在電動機實際工作中，影響每個工作區(qū)間內(nèi)繞組電流變化率、斬波頻率和電機系統(tǒng)閉環(huán)工作情況的是區(qū)間等效電感。圖3c給出基于空載自感和互感計算得出的區(qū)間等效電感特性。每兩個相鄰60。工作區(qū)間內(nèi)的等效電感不同。[3 .75。，11．25。]、[18．75。 |
