表贴式永磁同步电机对称稳态运行仿真研究.pdf

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1、第36卷第10期舰船科学技术Vol.36,No.102014年10月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYOct.,2014表贴式永磁同步电机对称稳态运行仿真研究张庆湖,王东,陈俊全,魏锟(海军工程大学,舰船综合电力技术国防科技重点实验室,湖北武汉430033)摘要:表贴式永磁电机阻抗小对输入电压十分敏感,为此需要得到足够准确的电压值才能进行电压源激励下的仿真研究。传统相量图需要较准确的电机模型及参数才能获得端口电压。为此,本文提出一种基于端口等效电路的相量图的有限元稳态仿真方法。该方法仅需计算定子电阻和端部漏感参数,然后采用电流源

2、激励二分法获取较准确的输入电压,并通过时域有限元进行仿真验证。关键词:表贴式永磁同步电动机;端口等效电路;电压源;时域有限元仿真;相量图中图分类号:TM352文献标识码:A文章编号: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一种准确确定输入电压的方法就很重要。0引言本文针对该类表贴式高速永磁同步电动机以恒提高转速是提高电机功率密度最有效的手段之一,定转速对称稳态运行工况,提出一种

6、基于同步电动目前高速电机的研究正在成为国际电机领域的热点,机稳态运行时定子绕组端口等效电路的相量图与[1]其转速可达上万转/分有些甚至到100万转/分。其Ansoft有限元仿真相结合的方法,并以100kW表贴中永磁同步电机具有体积小﹑响应快、效率高等特点,式永磁同步电动机为例,利用这种方法来确定达到所以特别适合高速运行。表贴式永磁同步电动机具有额定负载工况需要的输入电压的初始相位和幅值。气隙大导致电枢反应电抗小的特殊性。正是由于阻抗1表贴式永磁同步电动机主要参数小的原因,导致在时域仿真中这种永磁同步电动机对于输入电压源的初始相位和大小有很强的

7、敏感性。在本文例子为100kW表贴式永磁同步电动机,已知转子初始位置时,为了满足电动机在对称稳态运其主要参数如表1所示。利用MAXWELL2D,建立行时达到额定输出功率和额定绕组电流的要求,找到该永磁电动机的二维有限元模型如图1所示。收稿日期:2013-09-13;修回日期:2013-12-12基金项目:国家973资助项目(2013CB035601)作者简介:张庆湖(1990-),男,硕士研究生,研究方向为电力集成技术。·112·舰船科学技术第36卷表1100kW表贴式永磁同步电动机基本参数绕组轴线依次滞后120°电角度(基波;磁场);Tab

8、．1Basicparametersof100kWSPMSM2)不考虑铁磁材料的涡流和磁滞损耗;参数名称参数值参数名称参数值3)永磁极产生正弦波气隙磁场,且气隙均匀。