單相永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能計(jì)算
常曉軍，王建輝
(上海交通大學(xué)，上海200240)
摘要：從介紹了一種計(jì)算分析單相電容運(yùn)行永磁電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能的方法。計(jì)算分析以定子與轉(zhuǎn)子的不對稱性的坐標(biāo)系變換、電壓迭代法為基礎(chǔ)，得到單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)負(fù)載性能。
關(guān)鍵詞：單相永磁同步電動(dòng)機(jī)；穩(wěn)態(tài)性能；坐標(biāo)系變換；電壓迭代
中圖分類號：tm341 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1llil4—7018(2008)07—0009—04
0引 言
單相自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于壓縮機(jī)等需要較高效率的場合。與單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同，它由兩相繞組組成，一相繞組中串入電容，并輸入單相電壓作為能量供給；二者結(jié)構(gòu)上主要的不同點(diǎn)在轉(zhuǎn)子內(nèi)部是否有永磁存在，性能上則永磁同步電動(dòng)機(jī)要高出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)8％以上[5]。
單相自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子采用徑向式永磁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
一般情況下定子的主副相繞組串聯(lián)匝數(shù)是不同的，轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上也不完全對稱，因此單相永磁同步電動(dòng)機(jī)在電路、磁路上都是不對稱的，副繞組中串聯(lián)的運(yùn)行電容的大小對其同步運(yùn)行性能也存在很大影響，這些都使得單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)性能分析和計(jì)算增加困難。
文獻(xiàn)[1]中提到了用電壓迭代法與對稱分量的方法來解決單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性計(jì)算，其迭代過程需要已知電機(jī)的交直軸阻抗、負(fù)序阻抗的大小。而對于單相永磁同步電動(dòng)機(jī)，交、直軸阻抗與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況是密切相關(guān)的，也就是說，由于定子電流在不同負(fù)載情況下，必然引起電機(jī)磁路上的變化，對于交、直軸電樞反應(yīng)電抗、負(fù)序阻抗來說也必然是變化的，所以文獻(xiàn)[1]中提到的方法有一定的局限性。
文獻(xiàn)[2]提出了采用“電勢法”來計(jì)算三相同步電動(dòng)機(jī)同步電抗的方法。這種方法是基于三相同步電動(dòng)機(jī)的計(jì)算同步電抗的方法，而單相同步電動(dòng)機(jī)與三相同步電動(dòng)機(jī)在各方面都有許多不同，無法直接應(yīng)用這種方法。
文獻(xiàn)[4]提出了單相永磁同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)性能的計(jì)算方法，但是該方法沒有從整體的角度提出單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的計(jì)算方法。
本文采用對稱分量法、電壓迭代法、坐標(biāo)系變換等方法，得到單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)性能的計(jì)算方法：
1.2電壓與電流變換
由于定子主、副繞組在結(jié)構(gòu)與電路上的不對稱，因此首先經(jīng)過繞組變換將定子主、副繞組轉(zhuǎn)換為兩相對稱繞組，然后對變換后的電壓、電流進(jìn)行對稱分量變換，得到對稱條件下的正、負(fù)序電壓和電流：
由于定子主、副繞組電阻與漏抗經(jīng)過變換后并不相同，為了使定子主、副繞組變換后的電阻與漏抗也相同，定義：
2程序總框架
由于單相永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組分布為正弦分布，因此，只需要考慮其總的匝數(shù)和繞組系數(shù)，然后根據(jù)槽滿率的要求計(jì)算主、副繞組的最小電阻，使其效率****。
首先規(guī)定定子主、副繞組的匝數(shù)，其次根據(jù)指定結(jié)構(gòu)的定子、轉(zhuǎn)子得到其電阻及漏抗，圖5為程序結(jié)構(gòu)流程。
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