永磁無刷電機的建模(mó)與仿真分析

  

    1 無(wú)刷電機 的建模各變量的正方向與坐标原點爲(wèi)突出模型的原(yuán)理，在分析的過程(chéng)中，作以下基本的假(jiǎ)設：三相繞組完全對稱，可按集(jí)中繞組處理，極對數p=1電機磁場各向同性，可以(yǐ)不考慮磁場飽和；暫不考(kǎo)慮電(diàn)樞反應對(duì)氣隙磁場的影響。

　　無刷電機的控制與電(diàn)機的位置、各狀态變量密切相關，爲分析(xī)方便，規(guī)定狀态變量的方向如下：a相電流由(yóu)繞組ax的a端流出繞(rào)組爲正電流（bc相(xiàng)類推(tuī)）b繞組ax的a端導體所在位(wèi)置爲氣隙圓周坐(zuò)标原點（9p=0）；轉子磁場的N極軸線與(yǔ)氣隙圓周(zhōu)坐标原點重合時設定爲(wèi)轉子的初始位置（9=0）；電機順時針轉動爲正(zhèng)向轉動(dòng)。

　　在此規定(dìng)條件下，電機繞組(zǔ)沿氣隙圓周展開，各狀态變量方向與轉(zhuǎn)子位置如所示。

　　如所示，以9表示氣隙(xì)圓周上某點的坐标位置，以9表示轉子相對于原始位置的角位移，則轉子在(zài)氣隙圓周9處産生的磁感應強度Br（9p，0）=Bm/（0p―9），Bm是磁密的幅值；/（9一0）是轉子磁密的分布(bù)函數，函數/的形式由電機的結構決定，在數值上隻與定轉(zhuǎn)子(zǐ)相對位置（9p―9）有關。同時(shí)由于電機結構的對(duì)稱性，顯然/是(shì)個偶函數。以極對(duì)數P=1，轉子磁場按正弦分布的電機爲例，有/（0p―0）=cos（0p―0）。令0p=0°，120°240°并根據函(hán)數/的奇偶性，可求(qiú)得氣隙圓周上a，b，c各處由轉子産生的磁感應強度 爲(wèi)：9，從而，a b，c處各導體受到(dào)的電磁作用力爲：體的(de)有效(xiào)長度。ab，c端點的導體感生的電動勢(shì)爲：度。電機(jī)采用整距繞組時，流(liú)經同一繞組的另一根導體的電流方向(xiàng)與所(suǒ)在磁場方向同時改變極性，因此，繞組(zǔ)一匝線圈受到的總電磁轉矩：Ta=繞組一匝線圈感生的總的反電動勢爲：因此根據轉子磁場分布和(hé)電樞電流，以及繞組(zǔ)的有效匝(zā)數，就可以(yǐ)求得(dé)電磁轉矩和反電動勢。

　　轉子磁場分(fèn)布和繞組(zǔ)的匝數在設計電機時已經确(què)定，電樞的電流則可以通過(guò)求(qiú)解電機的(de)電路方程獲得。

　　1.3電機(jī)的電路方程a非換流(liú)狀态的電(diàn)路方程。根(gēn)據某大型永磁無刷電機的觸發邏輯，在非換流狀态，電流同時流經電機的兩個繞組，中線沒有電流。非換流狀态可以(yǐ)用(yòng)以下方程組描述：阻(zǔ)和相(xiàng)間互感；Uk和U/是電機相繞組(zǔ)的電壓；U是中線的電壓；ek和e/是電機各相繞組的反電雲力勢。

　　b.換(huàn)流狀态的電路(lù)方程。電機在換流狀态，隻有一個繞組的狀态發生變(biàn)化，因此可以用以(yǐ)下方程描述：據觸發邏輯自動切換(huàn)。對于其他換流方式的無刷電機，采用與之對應的等效電路，即可實現(xiàn)相應的電 機模型。

　　1.4電機的運動方程(chéng)尼系(xì)數。

　　2無刷電(diàn)機的電路(lù)模型與仿(páng)真分析根據以上分析(xī)，永磁無(wú)刷(shuā)電機的電路(lù)模型由以(yǐ)下5部分構成，如所示……磁密分布函(hán)數，根據電機(jī)的位置計算氣隙的磁密。b.反電動勢計算環節，根據電機的位置與轉(zhuǎn)速，計算反電(diàn)動勢。c.電路(lù)計算環節，根據等效(xiào)電路計算各相繞組的電流。d.轉矩計(jì)算環(huán)節，根(gēn)據電流和磁密計算電磁(cí)轉矩。e.運動方程，根據電(diàn)磁轉矩計算電機的速(sù)度和位置。

　　永磁無刷電機(jī)的電路模型根據。仿真結果還(hái)表明(míng)：該方法運算效率(lǜ)高，大大降低了仿真的複雜(zá)程度。本模型是從有(yǒu)中線的無(wú)刷電機推(tuī)導而來的，也适用于不需要中線的(de)無刷電機，還可以直接作爲多相無刷(shuā)電機的一個組成單元，因此具有更(gèng)強的适用性(xìng)。對多相多極的無刷電機建模有一定的意義。

 

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