大功率永磁同步电机伺服系统热设计研究

《大功率永磁同步电机伺服系统热设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第47卷第12期电力电子技术Vo1．47，No．122013年12月PowerElectronicsDecember2013大功率永磁同步电机伺服系统的热设计研究王东文，栾富刚，宋词，左雷鹏(冶金自动化研究设计院，北京100071)摘要：基于对100kW永磁同步电机(PMSM)伺服系统的研发，提出了大功率交流伺服系统散热系统的常规性设计方法和流程。首先对伺服系统整体热损耗进行计算，根据整个系统的发热量对风量的需求，选择合适的风机，然后根据发热量与温升之间的关系，计算出所需散热器的热阻，选择散热器

2、，最后对风道进行设计。基于热仿真软件FLOTHERM对设计的散热系统进行整体仿真，并进行了相关实验，仿真和实验结果证明散热系统的设计是合理的。关键词：永磁同步电机；热损耗；热阻中图分类号：TM351文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)12—0098—03ThermalDesignResearchonHighPowerPMSMServoSystemWANGDong-wen，LUANFu—gang，SONGCi，ZUOLei-peng(AutomationResearchandDe

3、signInstituteofMetallurgicalIndustry，Beijing100071，China)Ab~rad：Basedonresearchanddevelopmentof100kWpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)servosystem，conventionalmethodanddesignprocessoftheheatdissipationsystemofhighpowerservosystemispresented．Firstly

4、，theoverallheatlossoftheservosystemiscalculated．Accordingtotheairvolumerequirementsofthewholesystem，appropriatefanischosen．Accordingtotherelationshipbetweentheheatandthetemperaturerise，thethermalresis—tanceoftherequiredheatsinkiscalculated，andtheheat

5、sinkisselected．Atlast，theairduckisdesigned．ThenthewholesystemissimulatedbyFLOTHERM，andsomeassociatedexperimentsalemade．Thesimulationandexperimentalresultsprovethatthedesignofheatdissipationsystemisreasonable．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor；h

6、eatloss；thermalresistance1引言2．1整流单元的损耗系统使用整流二极管MSCD200—16组成三相PMSM具有结构紧凑、重量轻、功率密度和转整流桥。输入电压为交流380V，整流滤波后的输矩惯性比高等优点，因而得到广泛应用。目前，国出电压约为537V，根据该型号二极管器件手册内对PMSM伺服系统的研究多集中在中、小功率，上的功耗．电流曲线图，单个二极管功耗为120W，已不能满足某些特殊场合的要求，因此。研究大功共有6个二极管．整流单元总损耗为720W。率PMSM伺服系统具有

7、重要的实用价值【”。2．2逆变单元的损耗PMSM伺服系统使用了大量功率器件，功率逆变单元中的损耗主要由IGBT和并联二极器件在工作过程中产生的热量会使自身温度升管两部分产生，包括通态损耗和开关损耗。目前精高．若没有很好的散热措施，会对功率器件的性能确计算IGBT损耗比较困难，通常是基于厂家给定产生有害影响，从而使整个系统的功能受到影响。的数据．采取线性近似的方法来计算。因此合理的热设计是大功率PMSM伺服系统正常在理论计算IGBT模块损耗前，先假设：①逆工作的重要条件。变器为三相桥式拓扑；②输出

8、电流为正弦；③采用2PMSM伺服系统热损耗的计算SPWM双极性调制方式。可得损耗计算公式【21。PMSM伺服系统主要由控制单元、驱动单元、IGBT的通态损耗和开关损耗分别为：整流单元和逆变单元等组成，其热损耗主要来自Pc_v_(吉+(+警)(1)整流单元和逆变单元的功率器件。=(+)lp一(2)兀1cNU0eN定稿日期：2013—09—27式中：M为幅值调制比；R为IGBT通态等效电阻；厶为逆变作者简介：王东文(1969一)，男，河北张家口人，博士研究器输出电流峰值；为IGBT通态压降为开关频率