弱磁调速的永磁同步电机参数的分析设计.pdf

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1、第5卷第8期2010年8月中国科技论文在线SCIENCEPAPERONLINE585弱磁调速的永磁同步电机参数的分析设计皮秀，王善铭（清华大学电机工程与应用电子技术系,电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室,北京100084）摘要：与以往针对给定的永磁同步电动机分析其弱磁性能不同，讨论了满足特定的弱磁性能要求的电机参数的设计。从内置式永磁同步电动机的数学模型及弱磁控制方法入手，采用数值计算方法分析了电机参数之间的约束关系以及不同的参数对永磁电机弱磁性能的影响，得到满足同一弱磁性能不同参数组合之间的内在联系，最后给出参数设计的实例。关键词：永磁同步电机；弱磁；

2、数值计算；参数设计中图分类号：TM351文献标志码：A文章编号：1673－7180(2010)08－0585－7AnalysisanddesignofparametersofpermanentmagnetsynchronousmotorwithfluxweakeningPiXiu，WangShanming(StateKeyLaboratoryofControlandSimulationofPowerSystemandGenerationEquipments,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Basedon

3、themathematicalmodelofinteriorpermanentmagnetsynchronousmotorandthetheoryoffluxweakeningcontrol,thispaperdealtwiththeanalysisoftherelationshipofdifferentmotorparametersandtheirinfluenceonfluxweakeningcharacteristicbynumericalcalculation.Forsamefluxweakeningperformance,therelationshipof

4、satisfactoryparametercombinationswaspresented,followedwithdifferentdesignedparametercombinationsmeetingacertainfluxweakeningcharacteristic.Keywords:permanentmagnetsynchronousmotor；fluxweakening；numericalcalculation；parameterdesign电动汽车对电机驱动系统性能提出了很高的要容量不变的情况下，提高电动汽车的快速起动、加速能[1-2]求：低速时能输

5、出大的转矩，以适应快速起动、加力以及低速爬坡能力；或在保持系统性能不变的前提速和负载爬坡等要求；高速时能实现宽范围的恒功率调下，降低电机的最大功率，降低逆变器的容量。因此，速，适应高速行驶、超车等要求。由于永磁同步电机具对永磁同步电机弱磁性能的研究具有重要意义。[3]有高效率、高功率密度、高可靠性和可控性等优点，笔者对给定的表征弱磁性能的转矩转速特性选择永磁同步电动机及其驱动系统越来越受到关注和重视，电机参数，通过合理的控制策略，使设计的电机能够满成为研究的焦点。其中内置式永磁同步电动机应用于电足给定的弱磁性能要求。电机参数的选择并非唯一，不动汽车驱动系统是一个热点

6、。永磁同步电动机通过弱磁同参数的电机可能在某一转速区段的弱磁性能基本相[4-8]控制来扩大调速范围，较优的弱磁性能能够在逆变器同，因此有必要对满足相同弱磁性能的不同参数之间的收稿日期：2010-07-06基金项目：国家自然科学基金资助项目(50777030)作者简介：皮秀(1986－)，男，硕士研究生，主要研究方向：永磁同步电机设计分析通信联系人：王善铭，副教授，主要研究方向：特殊电机分析与设计，电机电子系统仿真、分析与控制，电机电磁场的数值仿真，wangsm96@mails.tsinghua.edu.cn第5卷第8期586中国科技论文在线SCIENCEPAPERO

7、NLINE2010年8月内在关系进行分析。具体选择时需考虑定子电流大小、永磁体用量等因素。1永磁电机模型及弱磁控制原理理想条件下，永磁同步电机的d、q轴稳态数学模[9]型的电压方程为⎧ud=−ωLqiq；(1)⎨u=ω(ψ+Li)。⎩qfdd式中：ud、uq分别为定子电压矢量的d、q轴分量；id、图1电压极限椭圆与电流极限圆的示意图iq分别为定子电流矢量的d、q轴分量；ψf为永磁磁链；Fig.1Voltage-limitellipseandcurrent-limitcircleω为转子电角频率；Ld、Lq分别为d、q轴电感。电磁转矩方程：从表达式u22=+()(