无刷直流电机参数计算及分析

1、研究与设计#EM“ 迫札与柱弗.应田2008,35(8 无刷直流电机参数计算及分析木张 蔚, 薛 明(南通大学电气工程学院,江苏南通226019摘要:利用ANSYS有限元分析软件对永磁无刷直流电机的电磁场进行分析计算。建立样机模型,通 过能量摄动法计算定子绕组的自感和互感,并在此基础上对永磁无刷直流电机的反电势进行分析计算,将计 算结果与样机试验结果相比较,证实了该计算方法的正确性。关键词:永磁无刷直流电机;电感;能量摄动法中图分类号:TM301.3:TM33文献标识码:A文章编号:1673-6540(200808-0032-03Parameter Calculation and Analys

2、is of Brushless DC MotorZHANC Wei.XUE Ming(Electrical Engineering Institute,Nantong University,Nantong 226019,ChinaAbstract:On the basis of ANSYS,the electromagnetic field of a permanent magnet brushless DC motor is cMculated and analyzed.First,a model is created.Then,the self-inductance and mutual

3、inductance of permanent magnet brushless DC(PMBLDCmotor is studied with energy perturbation method.Based on this,back EMF of the perma-nent magnet brushless motor is calculated and analyzed.The calculation results ale confirmed by that of the experi merits.Key words:permanent magnet brushless DC mot

4、or;inductance;energy perturbationO 引 言稀土永磁无刷直流电机采用高磁能积的稀土 永磁材料和电子换向技术,具有无电刷、结构简 单、运行可靠、体积小、重量轻、损耗小、效率高、运 行特性优良等特点,广泛应用于航空航天、精密仪 器、工业控制等许多对电机运行性能要求较高的 场合。因此,对稀土永磁无刷直流电机的研究 具有重要意义。本文给出了基于电磁场能量摄动 法的电感参数计算方法,并从磁场的角度,分析了 永磁无刷直流电机的感应电动势波形,为进一步 计算永磁无刷直流电机的力矩、转矩等参数提供 了基础。1电感计算定子绕组电感对永磁无刷直流电机的动态性 能有较大影响。绕组电感

5、计算方法有磁链法、能 量摄动法、感应电势法等。其中能量摄动法通过南通大学自然科学基金资助项目(062047一32一 计算电机的能量扰动,可以精确地计算出绕组电 感2-3。1.1能量摄动法对于一台多相绕组电机,每相绕组中的能量 可表示为形2荟Jijk(kd以 (1 =l o u J式中:形绕组中的储能;k_f,k两个绕组间的互感; i1绕组中的电流。整个电机中的磁场储能为形=骞形=砉【砉e:(dik】(2 当电流有一个微小变化Ai.,(j=1,2,n时,整 个电机磁场储能可表示为:n;n【飘r(铡帆】_ _砉【烈:c训妣】+迫札与才空毋J应I习28,35(8研究与设计2EMC喜荟a“flt(t地

6、(k眠】=W+AW(3式中:W电流变化后整个电机储能;形一电机磁场储能变化量。由式(3可得到电流的微小变化引起的磁场储能变化为:形=j窆=ik1(4由于电流变化微小,可认为电感k为常数,与氲 无关,则AW可表示为:AW=主【主r舰di。】=i=1乞d+主颤r“。】=,i=1=n7札ij d i l kI (0+乎/2岛+(+Ai/2Ai。】J一1R21(女,因此,可得出电感4击3为 r焉k赢对式(6进行离散化可得到:(5(6岛=W(一一2W+W(+/(越2k2形(+蚓一(7W(ij一ii,+AiI一 W(ij+aij,i一AiI+W(i,一ij,iIAiI/(4AiiAi式中:W(if一if,

7、W(i一ii电流分别为(i1,i2,if一if,i。和(i1,i2,i+越f, i。时磁场对应的能量;形(if+if,i+iI,W(if一if,iI+瓦,W(ij+ii,i一Ai和W(ij一if,iIAi电 流分别为(i1,i2,ij+i”,以+屯,i。, (iI,i2,if一if,i+i一,i。,(il,i2,if+if,以一iI,i。和(i1,i2,if一if,i一Ai。,i。时磁场对应的能量。电机的磁场储能形可由能量密度睨取积分得到,能量密度由三部分组成:Wm=睨+职+睨=1rBB尹日+上HdB+IB,HdB(8式中:睨,职和睨分别表示空气,铁心和永磁体中的能量密度。电机的磁场储能形由各

8、部分单元求和得到:W=(Ae。耽+Ae,职+Ae,睇z。(9cacfep式中:缸为三角形单元面积。通过有限元计算,可以得出各单元的磁位和磁通密度,从而得到各单元的能量密度,并求出电机的磁场储能。由式 (7可知:在计算一个位置的自感时,需要进行三 次磁场的有限元分析,分别求出W(i,W(ii+ii,形(ii一if;计算一个位置的互感时,则需要 进行四次磁场有限元分析,分别求出W(i+i,i。+如,形(if一if,i+AiI,W(i,+if,iIAi, W(ii一ii,iIAit。1.2仿真与试验结果电机的基本参数如下:额定功率P。=50kW,额定电压U。=300V,额定转速n。=3000r/mi

9、n,极数2p=12,轴向长度Z=100mill,电枢内径D。=260mm,槽数Q=36,相数m=3。根据参数在ANSYS中建立样机模型,如图1所示。图1样机模型通过能量法进行有限元分析,计算出电机的 自感和互感。图2给出了A相自感的计算结果 和实际测量值,图3给出了AB相绕组间的互感 幽曲线。从图2可以看出计算结果与电机的试 验数据相近,计算精度较高。 一33研究与设计EA 迫札再控制应用28,35(8图2A相绕组自感曲线图3AB相绕组互感曲线2感应电动势的计算在永磁无刷直流电机中,感应电动势又称为 反电势,它是产生平滑转矩能力的一个重要标志。 槽数、极数、绕组跨距和其他尺寸都对反电势的波 形

10、有一定的影响。计算反电势的方法有解析法和 数值法两种。有限元数值法可以精确地计算出反 电势,本系统使用该方法。首先,把定子导体看作是位于光滑、无槽、定 子直径为D处的细丝,根据法拉第电磁感应定 理,每个线圈的电动势波形为:e:一半 (10 df式中:缈是线圈匝链的磁链。考虑到反电势随时 间和转子位置亭的变化,电动势可改为:e一警一警警一。警, e=一_=一-=一一一 【ll J 出 磁出 。磁 、假设磁路的磁阻一定,则永磁体产生的磁通 不随时间变化而变化。并设线圈边位于p。和如 处,则线圈的跨距为以一0。,It与永磁体产生的 气隙磁密分布B(口沿气隙0。到p:的积分成正 比,即r02妒=crL

11、。J B(0dO (12JOl一34一 式中:c线圈匝数;一定子内孑L半径;卜沿定子孔方向的方位角; 。铁心长度。将式(12带人式(11有:e一。NcL瓢Bdp (13 当磁密分布B(p相对于转子固定,外形不随 转子的旋转而变化,即不受定子开槽影响时,积分 和微分符号可以简化。定子开槽时,气隙磁密分 布如图4所示。卜梧求翻挺毯旷孵￥融J 、; 、, 1正,l1,|1.|。_k嗣V060120180240300360转子位置/(。图4气隙磁密分布磁通随着转子旋转而变化,即B(p波形随转 子的旋转而变化时,式(13中的f与0不再是简 单的关系,因此要先估计磁链积分函数哕(f。 估计函数缈(孝需要涵

12、盖整个极距随转子旋转的 许多值,可以用有限元数值法进行计算,最后得到 的哕(亭波形对0,和如是唯一的。得到职手波 形后对f进行微分,即可得反电势波形。图5为 最终的电机反电势波形,与实测数据很接近。同 时此方法也提高了在此基础上求得电机转矩和电 机性能的计算精度。371.58278.67185.789289j 092.89185.78-278.67-371.58r。r :孬蕞:rr”; Zij! rrr7弋芝彰图5反电势波形(下转第51页迫札与j望制应用2008,35(8 控制与应用技术2E眦A4结 语本文以11公司生产的TMS320LF2407A作为 DSP控制器,对智能跟随系统的电子凸轮机

13、构进 行了实用设计。系统充分利用直线电机的优点, 采用电流环、速度环的双闭环控制电极的位置和 速度。先进的SVPWM控制算法对参数进行反复 优化,使系统达到了预期的位移控制精度和频率 响应。【参考文献】 曲智勇,董申,张飞虎.基于DSP的直线电机位置 伺服系统J.机械工程师,2002(5:15.17.钱平.伺服系统M.北京:机械工业出版社,2005. 王道宏.数控编程技术M.北京:人民邮电出版 社,2005.秦继荣,沈安俊.现代直流伺服控制技术及其系统 设计M.北京:机械工业出版社,1993.杨世兴,黄向慧,黄梦涛,等.现代电气自动控制技 术M.北京:人民邮电出版社,2006.刘和平,严利平,

14、张学锋,等.TMS320LF240X DSP 结构、原理及应用M.北京:北京航空航天大学 出版社,2002.1戴东辉.直线伺服电机的控制J.电工技术杂志, 收稿日期:2007-02-26 2001(9:18-20.(上接第34页3结 语对于永磁无刷直流电机,电感和反电势是对 其影响较大的参数。本文在电机磁场分析的基础 上,对无刷直流电机的电感参数和反电势波形进 行了计算分析,证明了该方法的可行性和准确性, 为设计高性能的永磁无刷直流电机奠定了基础。 【参考文献】1张文娟,李朗如.电动汽车用永磁无刷直流电机的 有限元分析J.微电机,2002(5:7-lO.2唐任远.现代永磁电机理论与设计M.北京

15、:机械 工业出版社,1997. 3陈颖,黄守道,张铁军.稀土永磁直流无刷电机设计 研究J.电气技术,2006(7:21珥.4王群京,孙明施,李国.表面磁钢无刷直流电动机的 电感计算和数字仿真研究J.电工技术学报, 2001,16(1:21-25.5Demerdash N A,Hijazi T M,Arkadan A A.Compu-tation of winding inductances of permanent magnet brushless DC motors with damper windings by energy perturbationCIEEE Trans Energy C

16、onversion, 1988。3(3:705-713.6Demerdash N A,Nehl T W.Electric machinery pa-rameters and torques by current and energy perturba-tions from field computationsCIEEE Trans Energy Conversion,1999,14(4:15071513.收稿日期:2008-02-215l一 口口H随p 无刷直流电机参数计算及分析作者:张蔚 , 薛明 , ZHANG Wei, XUE Ming作者单位:南通大学,电气工程学院,江苏,南通,226

17、019刊名:电机与控制应用 英文刊名:ELECTRIC MACHINES & CONTROL APPLICATION年,卷(期:2008,35(8引用次数:0次参考文献(6条1. 张文娟 . 李朗如 电动汽车用永磁无刷直流电机的有限元分析 期刊论文-微电机 2002(052. 唐任远 现代永磁电机理论与设计 19973. 陈颖 . 黄守道 . 张铁军 稀土永磁直流无刷电机设计研究 期刊论文-电气技术 2006(074. 王群京 . 孙明施 . 李国丽 . 姜宏波 . 方凯 表面磁钢无刷直流电动机的电感计算和数字仿真研究 期刊论文-电工技术 学报 2001(015. Demerdash N A.

18、 Hijazi T M. Arkadan A A Computation of winding inductances of permanent magnetbrushless DC motors with damper windings by energy perturbation 1988(36. Demerdash N A. Nehl T W Electric machinery parameters and torques by current and energyperturbations from field computations 1999(4相似文献(10条1.期刊论文 黄平

19、林 . 胡虔生 . 余莉 . 黄允凯 . HUANG Ping-lin. HU Qian-sheng. YU Li. HUANG Yun-kai 集中绕组永磁无 刷直流电机电枢反应及绕组电感的解析计算 -中国电机工程学报 2005,25(12基于深槽集中绕组的结构特点,采用镜像法,建立了适合集中绕组无刷电机的电枢反应求解模型.充分考虑电机齿槽影响,给出了电枢反应磁场的解析 表达式,对不同控制方式下的电枢反应分别作了研究,并在此基础上推导了电机绕组电感的通用求解公式,从而为集中绕组无刷电机的参数设计和特性分析 提供了理论依据.样机实验表明,其具有很好的工程适用性,理论计算与实测值吻合.2.学位论

20、文 周凤争 高速永磁无刷直流电机转子涡流损耗的研究 2008高速电机由于转速高、体积小、功率密度高,在涡轮发电机、涡轮增压器、高速加工中心、飞轮储能、电动工具、空气压缩机、分子泵等许多领域 得到了广泛的应用。永磁无刷直流电机由于效率高、气隙大、转子结构简单,因此特别适合高速运行。高速永磁无刷直流电机是目前国内外研究的热点 ,其主要问题在于:(1转子机械强度和转子动力学;(2转子损耗和温升。本文针对高速永磁无刷直流电机主要问题之一的转子涡流损耗进行了深 入分析。转子涡流损耗是由定子电流的时间和空间谐波以及定子槽开口引起的气隙磁导变化所产生的。首先通过优化定子结构、槽开口和气隙长度的大 小来降低电

21、流空间谐波和气隙磁导变化所产生的转子涡流损耗;通过合理地增加绕组电感以及采用铜屏蔽环的方法来减小电流时间谐波引起的转子涡流 损耗。其次对转子充磁方式和转子动力学进行了分析。最后制作了高速永磁无刷直流电机样机和控制系统,进行了空载和负载实验研究。论文主要工作 包括:一、采用解析计算和有限元仿真的方法研究了不同的定子结构、槽开口大小、以及气隙长度对高速永磁无刷直流电机转子涡流损耗的影响。对于2极 3槽集中绕组、2极6槽分布叠绕组和2极6槽集中绕组的三台电机的定子结构进行了对比,利用傅里叶变换,得到了分布于定子槽开口处的等效电流片的空 间谐波分量,然后采用计及转子集肤深度和涡流磁场影响的解析模型计算

22、了转子涡流损耗,通过有限元仿真对解析计算结果加以验证。结果表明:3槽集 中绕组结构的电机中含有2次、4次等偶数次空间谐波分量,该谐波分量在转子中产生大量的涡流损耗。采用有限元仿真的方法研究了槽开口和气隙长度 对转子涡流损耗的影响,在空载和负载状态下的研究结果均表明:随着槽开口的增加或者气隙长度的减小,转子损耗随之增加。因此从减小高速永磁无 刷电机转子涡流损耗的角度考虑,2极6槽的定子结构优于2极3槽结构。二、高速永磁无刷直流电机额定运行时的电流波形中含有大量的时间谐波分量,其中5次和7次时间谐波分量合成的电枢磁场以6倍转子角速度相对转 子旋转,11次和13次时间谐波分量合成的电枢磁场以12倍转

23、子角速度相对转子旋转,这些谐波分量与转子异步,在转子保护环、永磁体和转轴中产生大 量的涡流损耗,是转子涡流损耗的主要部分。首先研究了永磁体分块对转子涡流损耗的影响,分析表明:永磁体的分块数和透入深度有关,对于本文设 计的高速永磁无刷直流电机,当永磁体分块数大于12时,永磁体分块才能有效地减小永磁体中的涡流损耗;反之,永磁体分块会使永磁体中的涡流损耗 增加。为了提高转子的机械强度,在永磁体表面通常包裹一层高强度的非磁性材料如钛合金或者碳素纤维等。分析了不同电导率的包裹材料对转子涡流 损耗的影响。然后利用涡流磁场的屏蔽作用,在转子保护环和永磁体之间增加一层电导率高的铜环。有限元分析表明:尽管铜环中

24、会产生涡流损耗,但 正是由于铜环良好的导电性,其产生的涡流磁场抵消了气隙磁场的谐波分量,使永磁体、转轴以及保护环中的损耗显著下降,整体上降低了转子涡流损 耗。分析了不同的铜环厚度对转子涡流损耗的影响,研究表明转子各部分的涡流损耗随着铜屏蔽环厚度的增加而减小,当铜环的厚度达到6次时间谐波的 透入深度时,转子损耗减小到最小。三、对于给定的电机尺寸,设计了两台电感值不同的高速永磁无刷直流电机,通过研究表明:电感越大,电流变化越平缓,电流的谐波分量越低 ,转子涡流损耗越小,因此通过合理地增加绕组电感能有效的降低转子涡流损耗。四、研究了高速永磁无刷直流电机的电磁设计和转子动力学问题。对比分析了平行充磁和

25、径向充磁对高速永磁无刷直流电机性能的影响,结果表明 :平行充磁优于径向充磁。设计并制作了两种不同结构的转子:单端式轴承支撑结构和两端式轴承支撑结构。对两种结构进行了转子动力学分析,实验 研究表明:由于转子设计不合理,单端式轴承支撑结构的转子转速达到40,000rpm以上时,保护环和定子齿部发生了摩擦,破坏了转子动平衡,导致电 机运行失败,而两端式轴承支撑结构的转子成功运行到100,000rpm以上。五、最后制作了平行充磁的高速永磁无刷直流电机样机和控制系统,进行了空载和负载实验研究。对比研究了PWM电流调制和铜屏蔽环对转子损耗的 影响,研究表明:铜屏蔽环能有效的降低转子涡流损耗,使转子损耗减小

26、到不加铜屏蔽环时的1/2;斩波控制会引入高频电流谐波分量,使得转子涡流损 耗增加。通过计算绕组反电势系数的方法,得到了不同控制方式下带铜屏蔽环和不带铜屏蔽环转子永磁体温度。采用简化的暂态温度场有限元模型分析 了转子温升,有限元分析和实验计算结果基本吻合,验证了铜屏蔽环的有效性。3.期刊论文 陈中 新型永磁无刷直流电机磁场分析和电感计算 -北京市计划劳动管理干部学院学报2004,12(1 绕组电感参数对于永磁无刷直流电动机的动态性能分析具有重要的意义.本文用有限元的方法计算了永磁无刷直流电动机转子不同位置时电机内的二 维磁场分布,给出一个周期内的气隙磁密分布.在此基础上,用能量摄动法计算了定子绕

27、组的自感和互感. 4.学位论文 余莉 高速永磁无刷直流电机性能分析与设计的研究 2007 随着电力电子技术的发展，高速永磁无刷直流电机应用前景越来越广阔，有较大的研究价值，对其电磁性能进行准确的分析和设计具有重要的经济 价值和理论意义。本文主要是围绕着永磁无刷直流电机，尤其是高速永磁电机的磁路、电路性能的分析、铁耗和温升的计算、优化设计、控制系统和样 机制造和实验等做了大量的工作： 对电机的磁路进行分析设计：从磁路结构入手，分析了定子铁芯、转子铁芯和永磁体的各种结构优劣及其选型、选材的根据；讲述了场路结合的分 析计算方法；给出了极数、槽数、绕组、转子参数、定子参数和轴承的参数确定方法。 对永磁

28、无刷直流电机的电路进行分析：从电机磁场分析入手，根据齿磁通分析计算了电枢绕组的感应电动势；根据此电动势的波形，推导了三相六 状态控制时，电动势的电路计算模型，重点推导了电动势平顶宽度小于120度电角度时的电路模型，指出换相前电流波形出现尖峰脉冲的原因，该模型考 虑了电感对高速电机性能的影响；给出了基于能量摄动法计算绕组电感的方法。 高速永磁无刷直流电机内的损耗尤其是铁耗较大，根据经验系数来计算铁耗的传统方法已显得力不从心，如何准确计算高速永磁无刷直流电机内的 铁耗是困扰电机工作者的一个难题，本文根据Bertotti铁耗分立计算模型，进一步推导了考虑电机内旋转磁化对铁耗的影响的铁耗计算模型，其各

29、项损 耗系数是由铁芯材料在交变磁化条件下的损耗数据通过回归计算得到。通过实际电机的计算和实验测试，表明此计算模型有较高的准确度。随着电机内 损耗的增大，温升也是一个重要问题，为了了解电机内的温度分部，防止局部过热，本文建立了基于热网络法永磁无刷直流电机的温升计算模型，并对 电机进行了温升计算，计算结果和实际测量基本一致。 本文确立了永磁无刷直流电机的电磁计算方法，建立了优化设计的数学模型，编制了程序，用遗传算法成功地对高速永磁无刷直流电机的效率进行 了优化，给出了优化算例，并做出样机，通过对优化前后的方案做出样机并进行比较实验，优化后测量损耗有了较大的减小。 对永磁无刷直流电机控制系统中的几个

30、关键问题进行了研究：位置检测技术、三相逆变电路中的功率管压降和控制系统换相角问题，它们都对电机 的性能有很大的影响。本文着重分析了霍尔位置传感器原理、选型及在电机中的安装应用；功率管压降对起动电流、功率的影响问题；控制系统提前或 滞后换相对电机电流，输出性能的影响，提出适当提前换相有利于电机出力。 做出永磁无刷直流电机样机并进行实验研究，主要包括高速永磁无刷直流电机、内置式永磁无刷直流电机、高压永磁无刷直流电机的设计、性能分 析、样机制作、实验分析等。建构了对样机进行发电机测试、电动机测试、损耗测量的实验平台，通过在测试时使用假转子的方法成功分离出了电机铁 耗和机械损耗，实验测量结果和计算结果

31、基本一致。 总之，通过对永磁无刷直流电机的磁路、电路及性能特性的分析研究，建立了一套永磁无刷直流电机的设计理论和分析方法，并通过样机的制造和 实验，进一步的验证了这些理论和方法的准确性，这对永磁无刷直流电机的设计和应用有很好的参考价值。 5.期刊论文 郑柒拾.王凤翔.ZHENG Qi-shi.WANG Feng-xiang 无刷永磁直流电机的绕组参数计算 -沈阳工业大学学 报2000,22(3 绕组电感参数的准确计算对于永磁无刷直流电机的动态性能分析具有重要的意义.分别介绍了绕组电感参数计算的磁场分析法和磁动势磁导法,并结 合具有内外转子不同结构的两种永磁无刷直流电机的应用实例,对比分析了两种

32、电感参数计算方法的计算精度与实用性. 6.学位论文 张存山 永磁无刷牵引电机电磁性能研究 2006 永磁无刷直流电机具有节能、能量密度高、动态特性好、控制简单等优点，已经成功应用在船舰推进、航空执行器、工业驱动与控制、家用电器等 领域，但永磁无刷直流电机用作机车牵引电机的研究在世界范围内还刚刚起步。本文通过理论分析和有限元计算对永磁无刷牵引电机的电磁参数、电磁 性能以及电磁设计的关键问题进行了研究，对永磁转子箍紧套材料、结构对电机参数的影响进行了深入分析和计算，建立了考虑IGBT特性大功率永磁无 刷电机的数学模型以及故障模型，完成了30kW永磁无刷电机及控制系统样机，并进行了实验。 对永磁体表

33、面安装式无刷电机的电枢反应进行了研究，获得了不同定、转子位置电枢反应规律；研究了永磁体充磁方向对气隙磁场的影响，证明了 永磁体径向充磁比平行充磁时气隙磁通密度幅值更高，波形更接近梯形波，更有利于提高无刷电机的能量密度；对设计的永磁体径向充磁专用装置的有 限元分析说明磁瓦的磁化方向是径向的；对于大容量永磁电机永磁体的分片是难免的，研究了永磁体分片对气隙磁场的影响，分片会造成气隙磁场波形 下陷和漏磁增加。通过有限元计算研究了直槽、斜槽时对反电势的影响，斜槽时反电势的齿槽谐波明显降低。 分析了电感对永磁无刷直流电机性能的影响；对永磁无刷直流电机的增量电感计算、增量电感的非线性、磁化曲线进行了研究；建

34、立了计算绕组端 部漏感的二维有限元模型，电感测量结果验证了计算的正确性。研究了无刷电机直槽、斜槽转矩以及齿槽波动转矩，提出了定子磁场跳动也是引起转矩 波动的重要原因，给出抑制定子磁场跳动引起转矩波动的脉宽调制算法。 研究了转子箍紧套对气隙电磁参数、电磁性能的影响；讨论了箍紧套及永磁体的损耗计算方法，提出利用分步静态有限元法计算箍紧套及永磁体的 损耗的方法；建立了箍紧套阻尼作用的状态方程。 建立了考虑IGBT和反并二极管特性的无刷电机数学模型，并与理想元件模型进行了性能仿真对比，考虑IGBT和反并二极管特性的模型可使仿真结果 更准确；建立了永磁无刷电机的故障模型，在对绕组的局部短路建模时将短路部

35、分作为新的一相的方法，基于建立的故障模型可进行无刷电机的故障预 测。 分析了提前角恒功率调速机理、提前角对电机特性影响以及传统无刷电机逆变器的局限性，对采用双模逆变器提前相位角恒功率调速在不同的调速 比时进行了研究。 7.期刊论文 张慧.潘再平 考虑电感影响时永磁无刷直流电机的设计 -中小型电机2001,28(3 本文推导了永磁无刷直流电机电感计算公式,并在此基础上引入平均电流和电磁转矩的修正系数,以计入电感的影响,同时也考虑波形不匹配对电流和 电磁转矩的影响,因而较以往的计算方法更为准确. 8.学位论文 陶桂林 大功率永磁无刷直流电机及其系统研究 2004 本课题为研究大功率永磁无刷直流电机

36、及其驱动系统而设计了一台50kW 多相永磁无刷直流电机，该电机的设计最大限度地模拟了某大功率多相永磁 无刷直流电机的基本结构，驱动系统也基本采用了某大功率永磁无刷直流电机的主电路结构。全文内容如下： 本文介绍了一种以晶闸管为主要功率元件的大功率永磁无刷直流电机驱动系统。本文通过对电机各运行的状态的分类分析，总结了这种驱动系统的触发 逻辑控制规律，优化了逻辑控制程序，为永磁无刷直流电机驱动系统的仿真和实际系统的开发提供了依据。 本文通过对驱动系统换流过程的详细分析，总结了有关参数如电机电感、换相电容等对电机换流过程的影响程度、趋势和规律。给出了驱动系统主要参 数选取的依据和选择方法，并通过样机进行了实验验证，为大功率永磁无刷直流电机驱动系统的主电路设计提供理论支持。为准确预测大功率永磁无刷 直流电机驱动系统的运行性能，建立了永磁无刷直流电机的电路模型和S函数模型，并阐述了其在Matlab/Simulink 平台下的建模原理和实现方法。 本文提出的两种电机模型，相互补充，准确预知了永磁无刷电机驱动系统的运行特性，大大加速驱动系统研制过程。其中，电路模型具有仿真效率高 ，便于研究驱动系统主电路参数对系统性能的影响，从而对主电路参数进行优化；S