表貼式永磁同步電機對稱穩(wěn)態(tài)運行仿真研究.pdf

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1、第36卷第10期艦船科學(xué)技術(shù)Vol.36,No.102014年10月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYOct.,2014表貼式永磁同步電機對稱穩(wěn)態(tài)運行仿真研究張慶湖,王東,陳俊全,魏錕(海軍工程大學(xué),艦船綜合電力技術(shù)國防科技重點實驗室,湖北武漢430033)摘要:表貼式永磁電機阻抗小對輸入電壓十分敏感,為此需要得到足夠準(zhǔn)確的電壓值才能進(jìn)行電壓源激勵下的仿真研究。傳統(tǒng)相量圖需要較準(zhǔn)確的電機模型及參數(shù)才能獲得端口電壓。為此,本文提出一種基于端口等效電路的相量圖的有限元穩(wěn)態(tài)仿真方法。該方法僅需計算定子電阻和端部漏感參數(shù),然后采用電流源

2、激勵二分法獲取較準(zhǔn)確的輸入電壓,并通過時域有限元進(jìn)行仿真驗證。關(guān)鍵詞:表貼式永磁同步電動機;端口等效電路;電壓源;時域有限元仿真;相量圖中圖分類號:TM352文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-7649(2014)10-0111-04doi:10．3404/j．issn．1672-7649．2014．10．025SymmetricsteadystatesimulationofSPMSMZHANGQing-hu,WANGDong,CHENJun-quan,WEIKun(NavalUniversityofEngineering,NationalKe

3、yLaboratoryforVesselIntegratedPowerSystemTechnology,Wuhan430033,China)Abstract:Theimpedanceofsurfacepermanentmagnetsynchronousmachine(SPMSM)issmallandverysensitivetotheinputvoltage,soenoughprecisevoltageisrequiredforthesimulationunderthevoltagesource.Thetraditionalphasediag

4、ramneedsmoreprecisemodelandparametersofelectricmachinetogettheportvoltage.Sothispaperproposesamethodoffiniteelementsteadystatesimulationthatbasedontheequivalentcircuitofportvoltage.Thismethodjustneedstocalculatetheresistanceofwindingsandtheleakageinductanceoftheend,thenuses

5、bisectionalgorithmunderthecurrentsourcetogetmorepreciseinputvoltage,andverifiedbytime-domainfinite-elementsimulation(TDFES).Keywords:SPMSM;equivalentcircuitofport;TDFES;voltagesource;phasediagram一種準(zhǔn)確確定輸入電壓的方法就很重要。0引言本文針對該類表貼式高速永磁同步電動機以恒提高轉(zhuǎn)速是提高電機功率密度最有效的手段之一,定轉(zhuǎn)速對稱穩(wěn)態(tài)運行工況,提出一種

6、基于同步電動目前高速電機的研究正在成為國際電機領(lǐng)域的熱點,機穩(wěn)態(tài)運行時定子繞組端口等效電路的相量圖與[1]其轉(zhuǎn)速可達(dá)上萬轉(zhuǎn)/分有些甚至到100萬轉(zhuǎn)/分。其Ansoft有限元仿真相結(jié)合的方法,并以100kW表貼中永磁同步電機具有體積小﹑響應(yīng)快、效率高等特點,式永磁同步電動機為例,利用這種方法來確定達(dá)到所以特別適合高速運行。表貼式永磁同步電動機具有額定負(fù)載工況需要的輸入電壓的初始相位和幅值。氣隙大導(dǎo)致電樞反應(yīng)電抗小的特殊性。正是由于阻抗1表貼式永磁同步電動機主要參數(shù)小的原因,導(dǎo)致在時域仿真中這種永磁同步電動機對于輸入電壓源的初始相位和大小有很強的

7、敏感性。在本文例子為100kW表貼式永磁同步電動機,已知轉(zhuǎn)子初始位置時,為了滿足電動機在對稱穩(wěn)態(tài)運其主要參數(shù)如表1所示。利用MAXWELL2D,建立行時達(dá)到額定輸出功率和額定繞組電流的要求,找到該永磁電動機的二維有限元模型如圖1所示。收稿日期:2013-09-13;修回日期:2013-12-12基金項目:國家973資助項目(2013CB035601)作者簡介:張慶湖(1990-),男,碩士研究生,研究方向為電力集成技術(shù)?！?12·艦船科學(xué)技術(shù)第36卷表1100kW表貼式永磁同步電動機基本參數(shù)繞組軸線依次滯后120°電角度(基波;磁場);Tab

8、．1Basicparametersof100kWSPMSM2)不考慮鐵磁材料的渦流和磁滯損耗;參數(shù)名稱參數(shù)值參數(shù)名稱參數(shù)值3)永磁極產(chǎn)生正弦波氣隙磁場,且氣隙均勻。