同步電機——調速永磁同步電動機的電感參數計算方法

    由前面的分析可知，調速永磁同步電動機交、直軸電感的大小直接決定電機弱磁擴速能力、轉矩輸出能力和功率輸出能力，準確計算電機的交、直軸電感參數對電機的設計及控制至關重要。顯然，轉子磁路結構、永磁體結構尺寸和性能、隔磁措施及尺寸、交直軸電流都影響調速永磁同步電動機的交、直軸電感。對于確定的調速永磁同步電動機，前三項因素是固定的，以下僅分析交、直軸電流對電感的影響。電機的電感參數在dq坐標系和abc坐標系中具有相同的數值，為分析方便，在abc坐標系下計算電感參數。

一、交、直軸電感的計算方法

圖10一14為忽略電樞繞組電阻時的永磁同步電動機相量圖，電機的直軸電樞反應電感Lad 、交軸電樞反應電感Laq分別為

式中，各量都是ab 。坐標系下的值，其中，代bc一f為永磁體發(fā)出的空載基波磁鏈，而代bc一d 、蛛c一q分別為電機施加交、直軸電流后的直軸基波磁鏈和交軸基波磁鏈。調速永磁同步電機具有復雜的轉子磁路結構，因此難以采用解析分析方法精確地計算交、直軸電感。而必須采用場路結合的方法進行，即基于式（10一54）和式（10一55 )，對電機施加一系列不同的交、直軸電流分量，求得在不同交、直軸電流下永磁同步電動機的交、直軸電感。

二、交、直軸電流對交、直軸電感的影響

圖10一15為類似于圖10一1 ( b）所示的轉子磁路結構，圖10一16為該磁路結構電機在不同激勵下的磁力線分布。其中，( a）為永磁體單獨激勵時的磁力線分布（即空載磁力線分布）, ( b）為直軸電流單獨激時的磁力線分布，( c）為交軸電流單獨激勵時的磁力線分布，( d）為永磁體和直軸電流共同激勵時的磁力線分布，( e）為永磁體和交軸電流共同激勵時的磁力線分布，( f）為永磁體和交、直軸電流共同激勵時的磁力線分布?？梢钥闯觯谡{速永磁同步電動機中，交直軸磁路藕合作用很強且存在局部飽和現象，說明交直軸電流對交直軸電感有影響，必須采用電磁場的數值計算方法才能進行電機交直軸電感的精確計算。

圖10一17 、圖10一18為采用有限元法計算得到的某一調速永磁同步電動機的直、交軸電感隨交直軸電流的變化曲線。可以看出，當直軸電流較小時，隨著交軸電流的增大，直軸電樞反應電感先減小而后又增大，當直軸電流大到一定程度后，隨著交軸電流的增大，直軸電樞反應電感也隨之減?。恢陛S電流的增大使得交軸電樞反應電感相應減小。上述現象可以歸結為不同交、直軸電流作用下電機交、直軸磁路飽和程度的復雜變化。還可以看出，直軸電流對直軸電樞反應電感的影響比較小，而交軸電流對交軸電樞反應電感的影響則比較明顯。