永磁雙凸極電動(dòng)機(jī)區(qū)間等效電感特性及對(duì)電機(jī)的影響
秦海鴻，郭鴻浩，李金飛，王慧貞，嚴(yán)仰光
(南京航空航天大學(xué)，江蘇南京210016)
摘要：對(duì)于12／8極刳槽轉(zhuǎn)子永磁雙凸極電動(dòng)機(jī)，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(dá)式的分析，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法得出各區(qū)間等效電感特性，討論了其對(duì)繞組電流變化率、斬波頻率及系統(tǒng)閉環(huán)設(shè)計(jì)的影響，從而為永磁雙凸極電動(dòng)機(jī)的合理設(shè)計(jì)和控制提供了參考依據(jù)：
關(guān)鍵詞：雙凸極永磁電動(dòng)機(jī)；區(qū)間等效電感；電流變化率
中圖分類(lèi)號(hào)：TM351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7018(2008)01—0014—03
0引言
自上世紀(jì)90年代出現(xiàn)永磁雙凸極電動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)DSPM電動(dòng)機(jī))以來(lái)，DSPM電動(dòng)機(jī)受到了廣大關(guān)注。文獻(xiàn)[1—3]對(duì)DSPM電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)特性進(jìn)行了研究，給出電機(jī)相繞組自感、互感隨轉(zhuǎn)子位置角的變化規(guī)律[4-6]。對(duì)DSPM電動(dòng)機(jī)的換流模式及電動(dòng)工作原理進(jìn)行了研究。但目前在電機(jī)電感特性的研究中，并未結(jié)合電動(dòng)機(jī)的實(shí)際通電區(qū)間對(duì)每個(gè)區(qū)間內(nèi)的等效電感特性及其對(duì)電機(jī)工作的影響進(jìn)行研究。文中基于斜槽轉(zhuǎn)子DSPM電動(dòng)機(jī)在三相六狀態(tài)換流模式下，各區(qū)間等效電感表達(dá)式的分析，應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法得出各區(qū)間等效電感特性，討論了其對(duì)繞組電流變化率，斬波頻率及系統(tǒng)閉環(huán)設(shè)計(jì)的影響，從而為DSPM電動(dòng)機(jī)的合理設(shè)計(jì)和控制提供了參考。
1雙凸極電動(dòng)機(jī)區(qū)間等效電感特一勝
1．1區(qū)間等效電感表達(dá)式
斜槽轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有助于改善DSPM電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)[7,8]。12／8極DSPM電動(dòng)機(jī)斜槽后繞組反電勢(shì)波形如圖l所示，與正弦相近，故把無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中常用的三相六狀態(tài)換流模式引入到雙凸極電動(dòng)機(jī)的控制中來(lái)[4,5]。電動(dòng)機(jī)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(gè)功率管開(kāi)通區(qū)間為120。電角度，每60。電角度電機(jī)換相一次。每周期可分為6個(gè)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(kāi)關(guān)管、線電勢(shì)、相電流及三相繞組端電壓需滿(mǎn)足的關(guān)系式。為實(shí)現(xiàn)DSPM電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，及對(duì)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(dá)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(xiàng)、電感變化引起的感應(yīng)電勢(shì)項(xiàng)，滿(mǎn)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(diǎn)A、B之間的電壓差eab為a、b相的反電勢(shì)。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(lèi)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(dá)式。
1.2區(qū)間等效電感特性
DSPM電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)實(shí)際工作中，影響每個(gè)工作區(qū)間內(nèi)繞組電流變化率、斬波頻率和電機(jī)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(jì)算得出的區(qū)間等效電感特性。每?jī)蓚�(gè)相鄰60。工作區(qū)間內(nèi)的等效電感不同。[3 .75。，11．25。]、[18．75。 |
