V字型永磁转子IPMSM饱和磁场分析及电感参数计算.doc

V字型永磁转子IPMSM饱和磁场分析及电感参数计算 控制理论与应用Control Theoryand Applications自动化技术与应用xx年第36卷第1O期V字型永磁转子I PMSM饱和磁场分析及电感参数计算逄海萍，郭浩，于英超(青岛科技大学自动化与电子工程学院，山东青岛266042)摘要针对内置式永磁同步电动机(IPMSM)在运行过程中受磁路饱和与磁路交叉耦合影响，导致电机电感参数随运行工况不同而变化，使电机控制性能下降等问题，采用Maxwell2D电磁场有限元分析软件对V字型永磁转子IPMSM内部饱和磁场进行仿真分析，并利用静态磁场能够自动冻结磁导率的优势对考虑磁路饱和与磁路交叉耦合的电机交、直轴电感进行了精确计算。 仿真实验表明电机带载运行时，受磁路交叉耦合的影响，电机内部磁场发生畸变，交、直轴电感值随磁路饱和程度的增大而减小。 研究结果为该类电机的优化设计、性能分析和有效控制提供了理论依据和参考。 关键词有限元分析，V字型永磁转子IPMSM；磁路饱和与磁路交叉耦合；交、直轴电感计算TM351A1003-7241 (xx)10002904Analysis ofSaturation MagicField andCalculation ofI nductancesfOr IPMSM withV PermanentMag RotorPANG Hai-ping，GUO Hao，YU Ying-chao(Automation andElectronic EngineeringCollege ofQingdao Universityof Sciencea ndTechnology,Qingdao266042China)AbstractThe internalsaturation magic f ieldof IPM SM withV permanent mag rotoris simulatedand analyzedby theelectromagic f ield finite elementa nalysis software，M axwell2DFor theproblems that the inductancesof IPMSM varywith diferent runningconditions andthe motorcont rolperfor m ance declinesbecause ofmag n etic saturationand crosscouplingThe d，q-a xis inductancesare calculatedaurately consideringmag n etic saturationand crosscoupling byuse oft headvant agethat staticmag icfield Callfreeze perm eabilityautomaticallyThe simulationexperiments showthattheinternal mag icfieldof motoris distortedbecause ofthe mag irosscoupling andd，qaxis inducta n cesa rereducing withthe increaseof magic saturation degreeThe research resultsprovide theorybasis andreference forthe optimaldesig ni ng，per form ancea nalyzing an de fectivecont rolof thiskind motorsKey wordsfinite elementanalysis；IPMSMwit hV perman entmag rotor；magicsaturationa ndcrosscoupling；calculation ofd，qa xis inductances1引言V字型永磁转子作为一种典型的IPMSM混合式转子“】，其磁路结构复杂，凸极效应明显，铁心铁磁材料易受电机外磁场影响而饱和，导致电机内部磁路发生饱和，磁路磁阻增大，电机交、直轴电感不再是恒值。 电机在带载运行工况下，交、直轴磁路存在交叉耦合的xx-08-22现象，导致电感参数值的进一步变化，势必影响电机的控制精度和控制性能。 因此对电机磁场进行深入分析并准确计算电机交、直轴电感参数很重要。 传统的计算电机交、直轴电感的方法是基于电机等效磁路的解析计算方法，该方法将电机的详细结构参数以及谐波产生的漏感考虑在内，计算效率高，但忽略了电机磁路饱和及磁路交叉耦合的影响，计算结果不够精确。 本文采用Maxwell2D电磁场有限元分析软件，建立电机有限元nl uesofAu粕眦蝴cacjonSf31自动化技术与应用xx年第36卷第10期饱和，q轴电感下降很快。 04工020500控制理论与应用Control Theoand Applications04工导03_J025000O图9不同d、q轴电流下的d轴电感00严格要求，本文的研究结果可为电机结构优化和控制策26略制定提供依据和参考。 图10不同d、q轴电流下的q轴电感图9一l0给出了d、q轴电感随电流变化的三维图，可方便观察不同d、q轴电流下的电感取值和电感随电流的变化趋势，便于优化电机结构和制定相关的控制策略。 5结束语本文以V字型永磁转子IPMSM为研究对象，对其不同运行工况下的磁路特性进行了详细分析。 发现随着电流激励的增大，电机磁路饱和效应增强，电感值减小，且q轴磁路更易饱和，电感值下降较快；电机带载运行时，d、q轴存在交叉耦合，d轴磁路更易受q轴电流的影响。 另外，本文采用Maxwell2D电磁场分析软件，在考虑磁路饱和与磁路交叉耦合的情况下计算出了d、q轴电感值，其计算结果相比传统的解析方法更加准确。 仿真和计算结果表明，随着定子电流的增大，电机电感参数先增大后减小，其变化不能忽略。 在使用IPMSM的高性能交流调速系统中，对电机结构和控制性能都有32J Techniques0fAul0maIion&Applications参考文献【1】ZHU ZQ，HOWE DElectrical machinesand drivesfor electric，hybrid，and fuelcell vehiclesJ】Proceedings ofthe IEEE，xx， (95)746-7652】KATO SDesign optimizationof interiorI mrmanentmagsynchronous motorsfor HEV&EVJ】SAE InternationalJournal ofEngines，xx，3 (1)956-963【3】李和明，张建，罗应立等考虑交叉饱和影响的永磁同步电机稳态参数有限元分析【J】中国电机工程学报，xx，32 (12)104【4】梦晨，李岩，解江伟等雷电冲击下变压器等值电路电感参数的计算与分析【J】变压器，xx，50 (4)29305】ZHOU P，LIN DS，WIMMER G，eta1Deter ruination ofdq AxisParameters ofInterior PermanentMag MachineJ】IEEE Transactionson Magics，xx，46 (8)3125-31286】敖艳君电动汽车用永磁同步电动机交、直轴电感计算【J】微特电机，xx，40 (8)15【7】李红梅，陈涛永磁同步电机参数辨识研究综述J】电子测量与仪器学报，xx，29 (5)639