三相永磁同步電機(jī)之永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)路禍合模型

一、永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為例，電機(jī)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7一2所示。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，逆變器主電路、電樞繞組、轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)、繞組電樞反應(yīng)磁場(chǎng)互相禍合，構(gòu)成一個(gè)場(chǎng)路禍合系統(tǒng)。忽略鐵心飽和時(shí)，電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)可等效為轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)和相繞組電樞反應(yīng)磁場(chǎng)的疊加。永磁磁場(chǎng)在繞組中感應(yīng)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)e 。（t）、 。 b ( t）、 e 。（t )，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可等效為繞組的阻抗壓降，電機(jī)的場(chǎng)路藕合模型可等效為圖7一24 。其中電動(dòng)勢(shì)和電感參數(shù)通過(guò)磁場(chǎng)解析計(jì)算求得。當(dāng)a 、 b兩相繞組導(dǎo)通時(shí)，電路拓?fù)浣Y(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(duì)表7一4所示的電機(jī)，當(dāng)直流電壓u一36V 、電機(jī)轉(zhuǎn)速為184r / min時(shí)，分別用上述場(chǎng)路禍合計(jì)算模型和時(shí)步有限元法進(jìn)行計(jì)算，相電流和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算結(jié)果如圖7一25所示。

圖7一26為a相繞組電流實(shí)驗(yàn)波形，圖7一27為考慮電源內(nèi)阻和開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻影響時(shí)的線電壓計(jì)算波形，圖7一28為線電壓實(shí)驗(yàn)波形。可以看出，上述場(chǎng)路藕合模型的解析計(jì)算結(jié)果與二維時(shí)步有限元計(jì)算結(jié)果一致，并且與實(shí)驗(yàn)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)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(shí)間段內(nèi)電樞繞組的電流逐漸增大，電源內(nèi)阻和開(kāi)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(shí)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(shí)相電流瞬時(shí)變化引起的較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所致。