低速永磁直線同步電機(jī)自起動分析

    趙新渤，焦留成

(鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院，鄭州450001)

摘要：介紹了低速永磁直線同步電機(jī)(PMLSM)的基本結(jié)構(gòu)，通過計算電機(jī)的參數(shù)，推導(dǎo)出

電磁力表達(dá)式，最后得到低速永磁直線同步電機(jī)自起動的條件。通過Matalah仿真模擬電機(jī)起動過程，證明了自起動條件公式的正確性，為自起動低速同步直線永磁電機(jī)模型的真正建立奠定了一定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：永磁電機(jī)；直線電機(jī)；同步電機(jī)；自同步；電磁力；仿真

1低速永磁直線同步電機(jī)自起動條件

    如圖1所示，由于低速同步電機(jī)在起動過程中產(chǎn)生電磁推力方向是交變的，因此電機(jī)要想自起動，必須在電磁推力還沒有改變方向前就使動子加速到同步速度v_R，也就是作用在動子上的沖量是否等于使動子獲得同步速度的動量^[1]：

當(dāng)電機(jī)的摩擦系數(shù)很小時,工程計算時可以忽略FH.這時上式可簡化為:

式中，v_s為定子同步速度；v_R為動子同步速度;f為頻率。

    從式(3)可以看出，低速永磁直線電機(jī)的自起動主要與****電磁力F_max和電機(jī)動子質(zhì)量m密切相關(guān)。因此要判定電機(jī)的自起動性能，首先要計算電機(jī)的****電磁推力F_max.

2電磁推力計算

    為了簡化計算，忽略漏磁，作用在定子上的電磁推力是d軸合成磁通與q軸電樞反應(yīng)磁勢以及q軸磁通與d軸電樞反應(yīng)磁勢相互作用產(chǎn)生的電磁力的代數(shù)和為[3]：

式中，F(xiàn)_a為定子磁勢；φ_δ為合成氣隙磁通;ζ為定子磁勢與合成氣隙磁通的夾角。

  從圖2可以看出，Iq超前Idπ／2，因此F_aq在空間上也超前d軸π／2，產(chǎn)生的電磁力為正，并考慮到d軸合成磁通為φ_ad+φ_M1，得到：

2．1  與fs相關(guān)的參數(shù)F_aqφ_ad、F_adφ_aq和F_aqφ_M1計算

2．2****電磁力計算    

    為計算簡便，將式(19)經(jīng)過必要的換算，****電磁推力可寫成如下形式[3]:

軸向勵磁磁勢產(chǎn)生的基波磁通在定子每相繞組中感應(yīng)的電勢為:

式中:φ_M1為永磁體產(chǎn)生的基波磁通.

結(jié)合式(9)得:

將式(11)和(13)代入式(7)并經(jīng)過化簡得電磁推力的公式為:

由圖2可得低速永磁直線同步電機(jī)的每相電壓方程為:

:

由電壓方程得到:

式中,θ為U₁超前E₀的角度,即功率角.

由式(16)得:

將式(17)代入式(14)得: