調(diào)速永磁同步電機(jī)仿真及性能改進(jìn)研究.pdf

1、永磁電機(jī)與傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)相對(duì)比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它不但擁有更高的功率密度和效率，而且結(jié)構(gòu)多種多樣，能在大部分場(chǎng)合取代傳統(tǒng)電勵(lì)磁電機(jī)。目前，永磁電機(jī)由于極廣的功率范圍，被運(yùn)用在國民生產(chǎn)的各行各業(yè)，產(chǎn)量劇增。因此世界各國的電機(jī)電器行業(yè)和科研院所都把對(duì)永磁電機(jī)的開發(fā)和研究列為熱點(diǎn)。
　　本文研究對(duì)象是調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)，論文主要涉及電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、氣隙磁場(chǎng)優(yōu)化設(shè)、控制系統(tǒng)仿真及電機(jī)功率密度提高幾部分，主要的研究內(nèi)容如下:
　　第

2、一部分綜述了本文的研究背景以及永磁同步電機(jī)本體和變頻控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。永磁同步電機(jī)的控制技術(shù)主要分為開環(huán)變頻控制和矢量控制兩類。這兩類控制方法特點(diǎn)鮮明，其中開環(huán)變頻控制成本低，適用于對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)、水泵等電機(jī)的驅(qū)動(dòng);而矢量控制精度高、效果好，適用于電梯、伺服驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)合。因此研究永磁同步電機(jī)變頻控制系統(tǒng)十分有必要。
　　第二部分介紹了永磁同步電機(jī)的分類情況，對(duì)不同轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)做了詳細(xì)的優(yōu)缺點(diǎn)分

3、析。接著根據(jù)永磁同步電機(jī)的電壓電磁方程以及矢量圖，研究了其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能與損耗狀況，最后介紹了恒壓頻比控制和id=0控制這兩種常用的控制方法。本章內(nèi)容為后續(xù)深入分析調(diào)速永磁同步電機(jī)的其他性能奠定了理論基礎(chǔ)。
　　第三部分進(jìn)行了調(diào)速永磁同步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)與波形優(yōu)化研究。電磁設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)給出的電機(jī)性能指標(biāo)要求，合理選擇電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，確定電機(jī)各部分所用材料，計(jì)算出相應(yīng)的電磁負(fù)荷，從而確定具體的結(jié)構(gòu)尺寸，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這部分需要

4、結(jié)合商業(yè)設(shè)計(jì)軟件建立永磁同步電機(jī)的二維有限元分析模型，以便于研究其空載特性。接著為了改良內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的性能，提高效率，對(duì)其氣隙磁密波形進(jìn)行了優(yōu)化，通過改變隔磁磁橋的形狀和永磁體的形狀，來獲得正弦性良好的氣隙磁密波形。
　　第四部分研究了調(diào)速永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)。運(yùn)用Simplorer與Maxwell2D的聯(lián)合仿真，將控制電路與電機(jī)本體相結(jié)合，分別使用恒壓頻比控制策略和id=0控制策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)調(diào)速永磁同步電機(jī)動(dòng)態(tài)性能的研究。

5、本文所采用的聯(lián)合仿真方法，解決了調(diào)速永磁同步電機(jī)在單獨(dú)使用Maxwell2D時(shí)仿真困難、結(jié)果不準(zhǔn)確的問題，具有實(shí)際指導(dǎo)意義。
　　第五部分為了進(jìn)一步提高永磁同步電機(jī)的功率密度和效率，進(jìn)行了雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的研究。雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)是一種新型電機(jī)，是由內(nèi)轉(zhuǎn)子、中間定子、外轉(zhuǎn)子嵌套而成，可以看作是一個(gè)外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)和一個(gè)內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的合成。本文為了簡化雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)難度，提出了一種等效設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和