永磁雙凸極電動機區間等效電感特性及對電機的影響
秦海鴻，郭鴻浩，李金飛，王慧貞，嚴仰光
(南京航空航天大學，江蘇南京210016)
摘要：對于12／8極刳槽轉子永磁雙凸極電動機，給出其在三相六狀態換流模式下各區間等效電感表達式的分析，應用數值計算方法得出各區間等效電感特性，討論了其對繞組電流變化率、斬波頻率及系統閉環設計的影響，從而為永磁雙凸極電動機的合理設計和控制提供了參考依據：
關鍵詞：雙凸極永磁電動機；區間等效電感；電流變化率
中圖分類號：TM351 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7018(2008)01—0014—03
0引言
自上世紀90年代出現永磁雙凸極電動機(以下簡稱DSPM電動機)以來，DSPM電動機受到了廣大關注。文獻[1—3]對DSPM電動機的靜態特性進行了研究，給出電機相繞組自感、互感隨轉子位置角的變化規律[4-6]。對DSPM電動機的換流模式及電動工作原理進行了研究。但目前在電機電感特性的研究中，并未結合電動機的實際通電區間對每個區間內的等效電感特性及其對電機工作的影響進行研究。文中基于斜槽轉子DSPM電動機在三相六狀態換流模式下，各區間等效電感表達式的分析，應用數值計算方法得出各區間等效電感特性，討論了其對繞組電流變化率，斬波頻率及系統閉環設計的影響，從而為DSPM電動機的合理設計和控制提供了參考。
1雙凸極電動機區間等效電感特一勝
1．1區間等效電感表達式
斜槽轉子結構有助于改善DSPM電動機的運行性能，減小轉矩脈動[7,8]。12／8極DSPM電動機斜槽后繞組反電勢波形如圖l所示，與正弦相近，故把無刷直流電動機中常用的三相六狀態換流模式引入到雙凸極電動機的控制中來[4,5]。電動機采用圖2a所示的三相橋式功率變換器為其供電，按圖2b所示的三相六狀態換流模式工作。每個功率管開通區間為120。電角度，每60。電角度電機換相一次。每周期可分為6個工作區間，每區間兩相工作[4]給出各工作區間內導通的開關管、線電勢、相電流及三相繞組端電壓需滿足的關系式。為實現DSPM電動機的轉速控制，及對繞組電流上、下幅值的限制，采用了單斬電流滯環控制方式：一周期內各60。區間內的等效電感表達式如下分析。
(1)[0，60。]工作區間
該區間內，Ql高頻斬波，Q6恒通。忽略繞組電阻項、電感變化引起的感應電勢項，滿足關系式：
圖2三相橋式功率變換器及三相六狀態換流模式由式(1)～式(3)得：
式中：VAB為a、b兩相端點A、B之間的電壓差eab為a、b相的反電勢。Leq為a、b兩相等效合成電感，Leq=La十Lb-2Lab。
[0，60。]內，Q1高頻PwM斬波工作。斬波頻率為[8]：
(2)其它區間
類似可得一周期其它電角度區間的工作情況。表l給出一周期內各區間等效電感表達式。
1.2區間等效電感特性
DSPM電動機中的自感和互感均隨轉子位置角θr，的變化而作較大變化。圖3分別給出空載自感和互感特性。若定義電感的****變化幅度與電感的平均值之比為電感變化率，則可得DsPM電動機自感和互感的變化率分別為百分之83 .7和百分之90。
但在電動機實際工作中，影響每個工作區間內繞組電流變化率、斬波頻率和電機系統閉環工作情況的是區間等效電感。圖3c給出基于空載自感和互感計算得出的區間等效電感特性。每兩個相鄰60 。工作區間內的等效電感不同。[3 .75 。，11．25 。]、[18．75 。 |
