永磁無刷電(diàn)機的(de)建模與仿(páng)真分析

  

    1 無(wú)刷電(diàn)機 的(de)建模各變量的正方(fāng)向與(yǔ)坐标(biāo)原點(diǎn)爲(wèi)突出模(mó)型的原理，在分(fèn)析的過程(chéng)中，作(zuò)以下基(jī)本(běn)的假(jiǎ)設：三(sān)相繞組完(wán)全對稱，可按集(jí)中繞(rào)組(zǔ)處理，極(jí)對數p=1電機(jī)磁場各向同性，可以(yǐ)不考慮磁場飽(bǎo)和；暫不考慮電(diàn)樞反應對(duì)氣(qì)隙(xì)磁場(chǎng)的影響。

　　無刷電機的(de)控制與電機(jī)的位置、各狀态變(biàn)量密(mì)切相(xiàng)關，爲分(fèn)析(xī)方便，規定(dìng)狀态(tài)變量(liàng)的方向如(rú)下：a相電流(liú)由繞(rào)組(zǔ)ax的a端流(liú)出繞(rào)組爲正電流（bc相類推(tuī)）b繞(rào)組(zǔ)ax的a端(duān)導體(tǐ)所(suǒ)在(zài)位置(zhì)爲氣隙圓周坐(zuò)标(biāo)原點（9p=0）；轉子磁(cí)場的n極軸(zhóu)線與氣隙圓周坐标(biāo)原點(diǎn)重合時設(shè)定爲(wèi)轉子的初(chū)始位置（9=0）；電機順(shùn)時針轉動爲正(zhèng)向轉動。

　　在(zài)此規(guī)定條件下(xià)，電機(jī)繞組(zǔ)沿氣隙圓(yuán)周展開(kāi)，各(gè)狀态(tài)變量(liàng)方向與轉(zhuǎn)子位置(zhì)如所示。

　　如所(suǒ)示(shì)，以9表示(shì)氣隙(xì)圓周上某(mǒu)點(diǎn)的坐标位置(zhì)，以9表示(shì)轉子相對于原始位置(zhì)的角位移，則轉(zhuǎn)子在(zài)氣隙圓周(zhōu)9處(chù)産生的磁感(gǎn)應強(qiáng)度br（9p，0）=bm/（0p―9），bm是磁(cí)密(mì)的幅值；/（9一(yī)0）是轉子磁(cí)密的分布(bù)函數，函數(shù)/的形式由(yóu)電機的結(jié)構決定，在數值上隻(zhī)與定(dìng)轉子相對位置(zhì)（9p―9）有關。同時(shí)由于電機(jī)結構(gòu)的對稱性，顯然/是個偶函(hán)數。以極對數p=1，轉(zhuǎn)子磁(cí)場按(àn)正弦分布的電(diàn)機爲例，有(yǒu)/（0p―0）=cos（0p―0）。令0p=0°，120°240°并根據(jù)函數(shù)/的奇偶性(xìng)，可求(qiú)得氣隙圓(yuán)周上a，b，c各處(chù)由轉子産(chǎn)生的磁感應強度 爲(wèi)：9，從而(ér)，a b，c處各導體受到(dào)的電磁作(zuò)用力爲：體的(de)有(yǒu)效長(zhǎng)度。ab，c端點的導體(tǐ)感生(shēng)的電動勢(shì)爲：度。電機采用(yòng)整距繞組時，流(liú)經同一繞組的(de)另一(yī)根導體的電流方向(xiàng)與所(suǒ)在磁場(chǎng)方向同(tóng)時改變極(jí)性，因此，繞組一(yī)匝線(xiàn)圈受(shòu)到的總電(diàn)磁轉矩：ta=繞組一(yī)匝線圈感生的(de)總的反電(diàn)動勢(shì)爲：因此根據轉(zhuǎn)子磁(cí)場(chǎng)分布和(hé)電(diàn)樞電流(liú)，以及(jí)繞組(zǔ)的有(yǒu)效匝(zā)數，就可以求得(dé)電磁轉矩和反(fǎn)電動勢。

　　轉(zhuǎn)子磁(cí)場分布和(hé)繞組(zǔ)的匝數在(zài)設計(jì)電機時已經确(què)定，電樞的電流則可以(yǐ)通(tōng)過求解電機的電路(lù)方程獲得。

　　1.3電(diàn)機(jī)的電(diàn)路方(fāng)程a非換流狀(zhuàng)态的電路方程。根據某大型永磁無刷(shuā)電機的(de)觸(chù)發邏(luó)輯，在非換(huàn)流狀(zhuàng)态，電(diàn)流同時流經電(diàn)機(jī)的兩個(gè)繞組，中線(xiàn)沒有(yǒu)電流(liú)。非(fēi)換流狀(zhuàng)态可以用(yòng)以下(xià)方程組描(miáo)述：阻(zǔ)和相間互(hù)感；uk和(hé)u/是電機(jī)相繞組(zǔ)的電壓；u是中線的電(diàn)壓；ek和e/是電(diàn)機各相(xiàng)繞(rào)組的(de)反電雲力勢。

　　b.換(huàn)流狀(zhuàng)态的(de)電路方程。電機在(zài)換流狀态(tài)，隻有一個繞組的狀态(tài)發生變化，因此(cǐ)可以用(yòng)以下方(fāng)程描述：據觸發邏輯自(zì)動切換(huàn)。對于其(qí)他(tā)換流方式(shì)的無刷電機，采用與之對(duì)應的(de)等效電路(lù)，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電 機模型。

　　1.4電機的運(yùn)動(dòng)方程尼(ní)系(xì)數。

　　2無(wú)刷電(diàn)機的電路模型(xíng)與仿(páng)真分(fèn)析根(gēn)據以上(shàng)分(fèn)析，永磁無(wú)刷(shuā)電機的(de)電路模型由以(yǐ)下5部(bù)分構成(chéng)，如(rú)所示……磁密(mì)分布函數(shù)，根據電機(jī)的位(wèi)置計算氣隙的磁密(mì)。b.反電(diàn)動勢計算(suàn)環(huán)節，根據電(diàn)機(jī)的位置與(yǔ)轉速，計算(suàn)反電(diàn)動勢。c.電路計算環節(jiē)，根據(jù)等效電路計(jì)算(suàn)各相繞組(zǔ)的電(diàn)流。d.轉矩(jǔ)計算環(huán)節，根(gēn)據電(diàn)流和磁密計算電磁(cí)轉矩。e.運動方程，根據電磁轉矩(jǔ)計算電(diàn)機的速(sù)度和位(wèi)置。

　　永磁(cí)無刷電機的電(diàn)路模(mó)型根(gēn)據。仿(páng)真結果還(hái)表明(míng)：該方法運算效(xiào)率高，大大(dà)降低了仿(páng)真(zhēn)的複雜(zá)程度。本模(mó)型是從有(yǒu)中(zhōng)線(xiàn)的無(wú)刷電機推導而來的(de)，也适用于不需要中(zhōng)線的(de)無刷電機，還可(kě)以直接作爲多(duō)相無刷(shuā)電機的一個(gè)組(zǔ)成單元(yuán)，因(yīn)此具有更強(qiáng)的适用性(xìng)。對多相多(duō)極的無刷電機建(jiàn)模有一定的意義。

 

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