艾永乐-梯形波相电流驱动下六相感应电机转矩研究[1]

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1、梯形波相电流驱动下六相感应电机转矩研究艾永乐，艾宝，牛联波（河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454000）[摘要]本文提出一种新颖的控制方式：六相感应电机梯形波相电流控制。该梯形波相电流由励磁电流和转矩电流组成，在该梯形波相电流驱动下六相定子绕组可以分为励磁绕组和转矩绕组，模拟直流电机实现励磁磁场和转矩的直接控制而不需要复杂的派克变换。本文主要通过理论分析计算、有限元分析和实验测量数据来研究梯形波相电流驱动下六相感应电机输出转矩性能，并对磁势解耦时的参数k进行了理论分析和计算。输出转矩的理论分析、有限

2、元分析和实验结果是一致的，表明了分析模型的正确性和改控制策略从真正意义上模拟直流电机的转矩输出性能。[关键词]六相感应电机；梯形波相电流；电磁转矩；有限元[中图分类号]TM346[文献标识码]A[文章编号]1000-3983(2009)01-0000-00ResearchonElectromagneticTorqueofSix-phaseInductionMachineBasedonTrapezoidalPhaseCurrentWaveformAIYong-le,AIBao,NIULian-bo(Schoolo

3、fElectricalEngineering&Automation,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)Abstract:Anovelcontrolmethodisproposedinthispaper,namelysix-phasemotortrapezoidalwavephasecurrentcontrol.Byusingthetrapezoidalphasecurrentwaveform,thestatorwindingisdividedintot

4、hefieldwindingandthetorquewinding.DirectfieldandtorquecontrolcanberealizedwithoutthecomplexParktransformation.Theperformanceoftheoutputtorqueofthesix-phaseinductionmotorusingtrapezoidalwavephasecurrentisinvestigatedinthispaper.Threemethodareusedtoverifytheto

5、rqueofthemotornamelyconventionalanalyticalcalculation,FiniteElementcalculationandpracticalmeasurements.Analyticalcalculationofk-valueatMMFdecouplingisper-formed.Thefactthattheresultsofthetorqueoutputobtainedfromthesemethodsareaccordantshowsthatnotonlythemach

6、inecontrolmodelisrightbutalsothedcmotor’selectromagnitictorqueperformancecanberealized.Keywords:six-phaseinductionmachine；trapezoidalwavephasecurrent；electromagnetictorque；finiteelement1引言基金项目：河南省国际合作科研基金（0646660006）,河南理工大学博士研究基金（648207）直流调速固有的缺点使得交流调速得到快速地发

7、展，而目前交流调速应用最广的是变压变频调速和矢量控制[1-3]。随着电力电子技术和控制理论的快速发展，在航空航天和潜艇推进系统中需要一些功率大且可靠性高的驱动系统。这使得多相电机及其传动系统的研究成为电气传动领域的热点之一。与三相电机传动系统相比，该系统具有以下突出的优势[4-6]：①传动系统整体可靠性高。采用多相冗余结构的传动系统，当多相感应电机的一个（或几个）定子绕组开路或逆变器的一个（或几个）桥臂开路故障时，不会影响传动系统的启动和运行。②调速具有更多的控制资源和潜能。采用多相逆变器供电，可大大改进调速系

8、统的性价比。③可用低压功率器件实现大功率传动，避免了由功率器件串联带来的静、动态不均压问题。④转矩脉动频率增加而脉动幅值减少，使系统动、静态特性得以改善。⑤转子谐波电流减小，谐波损耗下降。尽管多相电机本体表现出很好的性能，但控制要比三相交流电机系统复杂得多。基于对六相电机文献的研究，本文作者提出了梯形波相电流控制策略，即通过对六相感应电机提供一组梯形波相电流，使电机的气隙磁场类似直流电