永磁同步高速大功率電機(jī)電磁特性及效率優(yōu)化研究.pdf

1、永磁同步高速大功率電機(jī)由于省去了傳統(tǒng)的齒輪箱等中間增速環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)直驅(qū)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高、效率高、尺寸和形式靈活多樣等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、燃?xì)庥酂岚l(fā)電和飛輪儲(chǔ)能等領(lǐng)域。由于世界能源的短缺和可持續(xù)發(fā)展的需求，工業(yè)交流電機(jī)的高效節(jié)能化已成為當(dāng)今國(guó)際研究的焦點(diǎn)。目前，永磁同步高速大功率電機(jī)電磁特性及效率優(yōu)化方面的研究尚不充分，亟需深化研究。
　　針對(duì)傳統(tǒng)等效磁路法將磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，假設(shè)磁路任意截面上的磁通密度處

2、處均勻，難以計(jì)及漏磁影響，計(jì)算精度受限等的不足，本文采用有限元計(jì)算了對(duì)永磁同步高速大功率電機(jī)特性具有重要影響的電磁參數(shù)，包括極弧系數(shù)和空載漏磁系數(shù)，并結(jié)合等效磁路，研究揭示了負(fù)載和轉(zhuǎn)速對(duì)電機(jī)效率、電流、電磁轉(zhuǎn)矩等綜合性能的影響規(guī)律。研究表明:場(chǎng)路結(jié)合法相比于等效磁路法可兼顧計(jì)算效率和計(jì)算精度。
　　為實(shí)現(xiàn)永磁同步高速大功率電機(jī)的效率優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用時(shí)步有限元法分析了定子槽口寬度、氣隙長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子保護(hù)套材料與厚度等對(duì)永磁同步高速大功率電

3、機(jī)電磁損耗和效率的影響規(guī)律。以降低損耗、提高效率為優(yōu)化目標(biāo)，并兼顧電機(jī)起動(dòng)、調(diào)速和負(fù)載特性，提出了實(shí)現(xiàn)永磁同步高速大功率電機(jī)效率優(yōu)化的具體設(shè)計(jì)策略。結(jié)果表明:優(yōu)化后的電機(jī)效率得到顯著提高。
　　為實(shí)現(xiàn)永磁同步高速大功率電機(jī)的效率優(yōu)化控制，建立了考慮鐵耗的永磁同步高速大功率電機(jī)dq坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型，提出了基于電壓空間矢量脈寬調(diào)制的最小損耗控制策略，并在MATLAB/SIMULINK控制模塊基礎(chǔ)上通過(guò)自主編程實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)起動(dòng)和調(diào)速