内置式永磁同步电机弱磁特性仿真计算

vMars0324

Ansoft软件使用模块： maxwell2D - Optimetrics
分析目的：由于内置永磁同步电动机具有较高的低速输出扭矩、宽广的弱磁调速范围，在电动汽车、伺服、家用洗衣机、机器人等领域应用越来越广泛。
          而对于发挥电机性能的驱动器开发，对于不同的控制策略需要相应精准的电机参数。对于弱磁控制来说，电机的主要参数：DQ电感、永磁磁链则是控制器开发比不可少的参数。
          同时，从设计的角度预测电机的弱磁调速范围和力矩，是考验设计者设计水平的重要内容。
分析内容：本帖主要研究1、不同DQ电感计算方法比较；2、根据弱磁控制理论编制matlab计算程序，结合ansoftmaxwell电磁计算结果，分析弱磁效果。
          由于涉密原因：本帖所用模型非产品模型，分析结果仅供参考。

yuelin9988

模型呢，没看到啊，请楼主传一下哈，谢了

wayne

加油！祝您在本次大赛中获奖！

hjl200421

习下/不知道是什么资料

vMars0324

很抱歉，近期一直在出差，今天才抓着尾巴弄完Paper。

论文用的模型一个6极18槽永磁电机，定子采用的是感应电机的定子，单层绕组，冲片图如下，模型不一定非常合理，主要解释计算方法
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg

相电压极限值	280V
相电流电流极限值	6A
额定功率	2.2kW
额定转速	4200rpm
相数	3
极/槽数	6/18
每极每相绕组匝数	107
绕组节距	3
相电阻	4.9Ω(@20°C)
定子外径	106.5mm
定子内径	62mm
气隙长度	0.75mm
轴向长度	30mm
磁钢牌号	N35SH

vMars0324

首先分析交直轴电流对磁路影响：
由图2(a)和图2(b)比较，表明id为负时，处于去磁状态；由图2(a)和图2(c)比较，表明iq对磁场起畸变影响；由图2(b)、 图2(c)和 图2(d)比较，表明D、Q轴之间存在交叉饱和影响。

vMars0324

(1)根据三相磁链，由恒幅值变换 park变换得到dq磁链，这里采用恒幅值变换是便于与驱动结合，当然也可以采用恒功率变换，个人觉得这个有点绕，基础不好容易搞晕。(2)再根据电感计算公式，得到dq电感，该公式这里不解释，应该是比较容易理解的了。

vMars0324

上面计算的dq电感是未考虑交直轴交叉饱和影响，根据前面磁路分析，这个影响是存在的，因此这里进一步计算交叉饱和影响下的DQ磁链、电感
计算依据图中公式：

vMars0324

继续说明，计算弱磁性能实际上是分析T-N曲线，这里考虑了电阻压降，但未考虑到铁耗(计算量太大，不足之处，如果时间充裕，也不会很复杂），计算依据
可以参考唐老师的书

vMars0324

最后，就是转矩-转速的计算结果，这里计算了基于常量电感、只考虑饱和影响电感、考虑交叉饱和电感三种情况下的转矩-转速特性

主要内容以上，弱磁特性的计算涉及到了弱磁控制理论的理解、有限元计算技巧、数据后处理等，这里也包括了matlab编程，需要掌握的东西不少。本文的工作只是一点基础，
欢迎大家一起讨论学习

小木

楼主应该花蛮长时间计算的吧，感谢楼主的分享。方便的话，能否把计算模型分享？。

vMars0324

小木 发表于 2015-3-24 09:44
楼主应该花蛮长时间计算的吧，感谢楼主的分享。方便的话，能否把计算模型分享？。

模型可以分享。 如果从电磁设计角度看，这个模型并不好，一般实际中都需要斜极使用。

电动无限

vMars0324 发表于 2015-3-15 17:53
首先分析交直轴电流对磁路影响：
由图2(a)和图2(b)比较，表明id为负时，处于去磁状态；由图2(a)和图2(c)比 ...

请问楼主ID=0和iq=0在软件里怎么输入？

vMars0324

电动无限 发表于 2015-3-24 19:48
请问楼主ID=0和iq=0在软件里怎么输入？

有两种方法：
1、ia=Ipeak*sin(wt+theta)

id=0A 时，theta=0°;
iq=0A 时，theta=90°;

2、ia,ib,ic由id,iq乘park变换过来，这个你看下唐老师书很简单的；

小木

vMars0324 发表于 2015-3-24 19:40
模型可以分享。 如果从电磁设计角度看，这个模型并不好，一般实际中都需要斜极使用。

谢谢。如果加入斜槽的话可能就要用到3D了，那计算量就比较大了。

vMars0324

小木 发表于 2015-3-25 11:06
谢谢。如果加入斜槽的话可能就要用到3D了，那计算量就比较大了。

忽略端部效应，可以采用2D计算，按照斜槽角度，直接移位叠加就行了，以BEMF为例，相当于一条BEMF曲线，由N条移位后的BEMF曲线叠加组成，当然要记得叠加后除以N

as1989

感谢楼主无私分享，辛苦，已投票！

电动无限

vMars0324 发表于 2015-3-15 17:59
(1)根据三相磁链，由恒幅值变换 park变换得到dq磁链，这里采用恒幅值变换是便于与驱动结合，当然也可以采用 ...

谢谢楼主耐心的解答，关于恒幅值变换和恒功率变换有什么区别呢？可不可以给点资料看看。谢谢。

vMars0324

电动无限 发表于 2015-3-25 19:27
谢谢楼主耐心的解答，关于恒幅值变换和恒功率变换有什么区别呢？可不可以给点资料看看。谢谢。

横幅值变换看下面附件，恒功率变换就多了，很多书上都有，这里就不啰嗦了

小木

vMars0324 发表于 2015-3-25 11:55
忽略端部效应，可以采用2D计算，按照斜槽角度，直接移位叠加就行了，以BEMF为例，相当于一条BEMF曲线，由 ...

计算反电势，齿槽转矩我觉得用Maxwell 2D 很容易解决，但是如果涉及到负载转矩的求解，不知道斜槽在2D场里该如何计算。