同步電機(jī)——調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)的電感參數(shù)計(jì)算方法

    由前面的分析可知，調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)交、直軸電感的大小直接決定電機(jī)弱磁擴(kuò)速能力、轉(zhuǎn)矩輸出能力和功率輸出能力，準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)的交、直軸電感參數(shù)對(duì)電機(jī)的設(shè)計(jì)及控制至關(guān)重要。顯然，轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)、永磁體結(jié)構(gòu)尺寸和性能、隔磁措施及尺寸、交直軸電流都影響調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)的交、直軸電感。對(duì)于確定的調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)，前三項(xiàng)因素是固定的，以下僅分析交、直軸電流對(duì)電感的影響。電機(jī)的電感參數(shù)在dq坐標(biāo)系和abc坐標(biāo)系中具有相同的數(shù)值，為分析方便，在abc坐標(biāo)系下計(jì)算電感參數(shù)。

一、交、直軸電感的計(jì)算方法

圖10一14為忽略電樞繞組電阻時(shí)的永磁同步電動(dòng)機(jī)相量圖，電機(jī)的直軸電樞反應(yīng)電感Lad 、交軸電樞反應(yīng)電感Laq分別為

式中，各量都是ab 。坐標(biāo)系下的值，其中，代bc一f為永磁體發(fā)出的空載基波磁鏈，而代bc一d 、蛛c一q分別為電機(jī)施加交、直軸電流后的直軸基波磁鏈和交軸基波磁鏈。調(diào)速永磁同步電機(jī)具有復(fù)雜的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，因此難以采用解析分析方法精確地計(jì)算交、直軸電感。而必須采用場(chǎng)路結(jié)合的方法進(jìn)行，即基于式（10一54）和式（10一55 )，對(duì)電機(jī)施加一系列不同的交、直軸電流分量，求得在不同交、直軸電流下永磁同步電動(dòng)機(jī)的交、直軸電感。

二、交、直軸電流對(duì)交、直軸電感的影響

圖10一15為類似于圖10一1 ( b）所示的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，圖10一16為該磁路結(jié)構(gòu)電機(jī)在不同激勵(lì)下的磁力線分布。其中，( a）為永磁體單獨(dú)激勵(lì)時(shí)的磁力線分布（即空載磁力線分布）, ( b）為直軸電流單獨(dú)激時(shí)的磁力線分布，( c）為交軸電流單獨(dú)激勵(lì)時(shí)的磁力線分布，( d）為永磁體和直軸電流共同激勵(lì)時(shí)的磁力線分布，( e）為永磁體和交軸電流共同激勵(lì)時(shí)的磁力線分布，( f）為永磁體和交、直軸電流共同激勵(lì)時(shí)的磁力線分布。可以看出，在調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)中，交直軸磁路藕合作用很強(qiáng)且存在局部飽和現(xiàn)象，說(shuō)明交直軸電流對(duì)交直軸電感有影響，必須采用電磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法才能進(jìn)行電機(jī)交直軸電感的精確計(jì)算。

圖10一17 、圖10一18為采用有限元法計(jì)算得到的某一調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)的直、交軸電感隨交直軸電流的變化曲線?？梢钥闯?，當(dāng)直軸電流較小時(shí)，隨著交軸電流的增大，直軸電樞反應(yīng)電感先減小而后又增大，當(dāng)直軸電流大到一定程度后，隨著交軸電流的增大，直軸電樞反應(yīng)電感也隨之減??；直軸電流的增大使得交軸電樞反應(yīng)電感相應(yīng)減小。上述現(xiàn)象可以歸結(jié)為不同交、直軸電流作用下電機(jī)交、直軸磁路飽和程度的復(fù)雜變化。還可以看出，直軸電流對(duì)直軸電樞反應(yīng)電感的影響比較小，而交軸電流對(duì)交軸電樞反應(yīng)電感的影響則比較明顯。