三相永磁同步電機之永磁無刷直流電動機的場路禍合模型

一、永磁無刷直流電動機的場路藕合模型

以兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)方式工作的永磁無刷直流電動機為例，電機相繞組根據(jù)轉(zhuǎn)子位置依次導(dǎo)通，使每一狀態(tài)有兩相導(dǎo)通，每相導(dǎo)通120 。電角度，每隔600電角度有一次換向，電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖7一2所示。電機運行時，逆變器主電路、電樞繞組、轉(zhuǎn)子永磁磁場、繞組電樞反應(yīng)磁場互相禍合，構(gòu)成一個場路禍合系統(tǒng)。忽略鐵心飽和時，電機的氣隙磁場可等效為轉(zhuǎn)子永磁磁場和相繞組電樞反應(yīng)磁場的疊加。永磁磁場在繞組中感應(yīng)旋轉(zhuǎn)電動勢e 。（t）、 。 b ( t）、 e 。（t )，電樞反應(yīng)磁場在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢可等效為繞組的阻抗壓降，電機的場路藕合模型可等效為圖7一24 。其中電動勢和電感參數(shù)通過磁場解析計算求得。當a 、 b兩相繞組導(dǎo)通時，電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖7一24 ( a）所示，回路1的回路電流方程為

二、算例

對表7一4所示的電機，當直流電壓u一36V 、電機轉(zhuǎn)速為184r / min時，分別用上述場路禍合計算模型和時步有限元法進行計算，相電流和電磁轉(zhuǎn)矩的計算結(jié)果如圖7一25所示。

圖7一26為a相繞組電流實驗波形，圖7一27為考慮電源內(nèi)阻和開關(guān)導(dǎo)通電阻影響時的線電壓計算波形，圖7一28為線電壓實驗波形?？梢钥闯?，上述場路藕合模型的解析計算結(jié)果與二維時步有限元計算結(jié)果一致，并且與實驗結(jié)果相吻合。另外，工作狀態(tài)的切換直接影響了相電流的波形和電磁轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)性，這正反映了永磁無刷直流電動機本身固有的局限性。圖7一27 、圖7一28中線電壓平頂部分出現(xiàn)向下傾斜，其原因是：在平頂部分時間段內(nèi)電樞繞組的電流逐漸增大，電源內(nèi)阻和開關(guān)導(dǎo)通電阻上的電壓降也逐漸增大，從而導(dǎo)致加在繞組上的實際線電壓降低。圖中線電壓波形上的尖峰脈沖是由于繞組換向時相電流瞬時變化引起的較大的感應(yīng)電動勢所致。