逆变器死区效应对永磁同步电机效率的影响-solarbe文库

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逆变器死区效应对永磁同步电机效率的影响收稿日期 “ 7 8 ; 7 A8B 8B ; CDE DF G877989HI J K LMN OPQMN RS J TP UPM V3 WX Y PQM Z [ Q] _ [ M L‘ a b[ c] PcQb a MNPM[ [ ] PMN d Q]UPMeMf Pg[ L‘ 1 [ chMLbLNi d Q]UPM ’ * ’ j hPMQk l GB9 1 h [ [‘ ‘ [cf L‘ h [ m[ Qm P_ [L M h[L g ng oLbQN[ f QMmc g]] [Mf L‘ h[, V- PMo[ ] [ ] Q] [Q MQbi p[ mPMhPfn Qn[ ] q1 h[[ ‘ ‘ [ c L‘ h [h Q] _ LMPc cg]] [ Mf LM, -. -F f , [] _ QM[ M -Q NM[ . i Mch] LMLgf -L L] [ ‘ ‘ PcP[ MciP ff gmP[ mq3 Mmf L_ [ [ On[ ] P_ [ Mf Q] [ cQ] ] P[ mL gqr 8Hs ; B 死区效应对 A 效率的影响假定逆变器输出电压和绕组反电势中都含有对称的 B 次谐波根据永磁同步电机简化等效电路 “ 绕组电流中的 B 次谐波可表示为 CDBDBEFDBG/ 3H I 0J , 8式中 “ G/ 为绕组电阻 KJ 为绕组电感 K0 为定子电流频率在矢量控制系统中 “定子电流与反电势同相位 “而反电势中各次谐波的相位与基波的相位常相同 “那么死区效应等效电压的各次谐波与反电势中的各次谐波正好反相 CB 可表示为 CB B3F G/ 3, I 0 J 8L , 58式中 “ B 和 F B 分别为逆变器输出电压和绕组反电势 B 次谐波有效值当反电势中谐波很小时 “ CB 可近似表示为 CB BG/ 3, I 0 J 8L , M8由于系统采用三相半桥无中线逆变驱动电路 “绕组电流中无 4 的整数倍次谐波电流由式 , 48和式, M8可见 “绕组中主要有 5 次和 6 次谐波电流 5 次谐波电流产生的旋转磁场相对于定子以 5 倍同步转速反向转而以 M倍同步转速相对于转子旋转 6 次谐波电流产生的磁场相对于定子以 6 倍同步转速正向旋转 “ 即以 M倍同步转速相对于转子旋转谐波电流不仅在电机绕组中产生附加铜损耗 “ 而且会在永磁体和转轴中产生涡流损耗谐波磁场产生的损耗随谐波磁场交变频率的升高而增加当定子电流频率较低时 “ 涡流损耗不明显 “ 当定子电流频率较高时 “ 涡流损耗较明显 “ 影响系统效率 N 实验研究文中采用了一台 4O4PQ R4S“ SSSTU VW的高速永磁同步电机进行实验研究永磁材料采用 X YZ [ “G/ S O1M 5] “ J S O 11U 当电流频率为 444 _R无死区补偿时 “ 电流波形如图 4 所示电流波形的频谱如图所示电流中明显存在 5 次 R6 次谐波这些谐波分量会在电机定子铁心 R转子中产生涡流损耗同样的负载和转速下 “ 采用死区补偿时的电流波形如图 5 所示 “ 其频谱如图 M所示电流中的 5 次 R6次谐波得到明显的抑制效率曲线如图 6 所示无死区补偿时的系统效率明显低于有死区补偿的系统效率 JJ LVNO 作者简介 O徐永向 LJ N 男博士研究生研究方向为机电一体化电机及控制技术YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY“L上接第 K页 N有较强的 K 次谐波转矩 “ 怎样削弱这些谐波转矩呢 Z可以从以下几方面着手 “LN尽可能选择合适的磁极形状与尺寸使转子励磁磁场的波形接近正弦波以减小谐波分量 [ 和[ “LMN尽量使定子电流逼近理想的正弦波如采用电流跟踪控制形成 ] _ 波形 “LXN选择适当的每极每相槽数和短矩比以减小次绕组系数 6 或适当减小 6 “当然纹波转矩中还有齿槽效应转矩和定位力矩的影响在电机设计时如果采取一些措施如采用磁性槽楔斜槽或辅助凹槽都能从一定程度上减弱纹波转矩 “‘ 结论本文从磁共能的观点出发推导了表面转子式结构永磁无刷直流电机的纹波转矩公式指明了纹波转矩的主要谐波是 V 次和 K 次并给出了削弱这些脉动转矩既可从电机设计着手如优化永磁体尺寸减弱转子磁势分量 [ a[ 和减小定子次绕组系数8U 也可以控制方法上着手使定子电流波形接近理想正弦波从而为设计生产高性能的永磁无刷直流电机提供有力工具 “参考文献曹荣昌方波 5正弦波永磁无刷直流电机及永磁同步电动机结构性能分析 45电机技术 MbbXLNM 艾维超 5电机学 D 5北京 O国防工业出版社 JWW作者简介 O曹荣昌 LJVVN 男硕士研究生副教授研究方向为永磁电机的设计及控制YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY“L上接第 M页 N本文在 P 2B/ D c U - 33 M’ 环境下建立了 T0 D的仿真模型完成了对 T0 D 系统的仿真研究 “ 仿真结果准确反映了 T0 D 的磁场分布为电机结构参数优化设计提供依据 “ 电磁参数的分析为建立 T0 D 的非线性模型提供了电磁特性参数为在其它环境 L如D / 3 dN下 T0 D 建模提供依据 e 电流和转矩反应了T0 D 的基本性能尤其为如何选择最优的开通角和关断角提供了依据 “参考文献吴建华 5开关磁阻电机设计与应用 D 5北京 O机械工业出版社 MbbbM 王宏华 5新型交流电动机及其控制技术系列讲座 LN开关磁阻电动机 45机械制造与自动化 MbbKLNX 鲁军勇梁得亮等 5基于 P 2B/ 的永磁直线无刷直流电动机的仿真研究 45中小型电机 MbbKLNK TI // T/ / 5P 3f 2*2B ’ 1 3 R - 3 TU*/I R- 0 - 31I / I - D/ 7gh - -7 /75P 2B/ 7A7 / *作者简介 O周会军 LJ J N 男电机与电器专业硕士研究生主要从事开关磁阻电机研究 “iVXi微电机 Mbb 年第 XW卷第 V 期 L总第 K 期jj j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j jN