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楼主: y1949b

[Maxwell] 关于永磁同步电机稳态参数计算的问题【凡讨论有见解者,都有重分奖励】

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[LV.7]常住居民III

发表于 2018-1-9 17:58 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2018-1-8 20:56
公式是对的,但是电桥测试的是割线电感,而仿真得到的是切线电感,在饱和时两者有很大的区别,好像在Spee ...

曾老师,感谢您的回复,但是我仿真是空载或者很小电流下仿真的,也是为了与测试保持一致。另外表贴式电机也对比了很多款,仿真与测试基本都对的上。只有IPM电机,他的最大值和最小值始终对不上。我再查一查原因。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2018-1-9 22:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-1-9 22:26 编辑
hahafu 发表于 2018-1-9 17:58
曾老师,感谢您的回复,但是我仿真是空载或者很小电流下仿真的,也是为了与测试保持一致。另外表贴式电机 ...


下面两个图是同一台电机,分别设计成表面式和内嵌式永磁转子,线电感的仿真结果(算是较完美的空间2次谐波):




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我的SPM电机,转子结构是所有磁极拼整环的那种,变化没有你这么大。IPM电机也是这样的波形,以一台电机为例,用Ansys maxwell瞬态场自带的求解电感最大值是10mH,最小值是4.5mH  详情 回复 发表于 2018-1-10 21:49
曾老师,今天请教了一下Ansys maxwell的技术支持,然后他告诉我按照LCR测试方法仿真,即在瞬态场中,给AB绕组通一个1V有效值1000Hz频率的电压,然后设置转速为0,参数化转子位置角,然后用电压除以电流来求得电感,  详情 回复 发表于 2018-1-10 21:47
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发表于 2018-1-10 21:47 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2018-1-9 22:22
下面两个图是同一台电机,分别设计成表面式和内嵌式永磁转子,线电感的仿真结果(算是较完美的空间2次 ...

曾老师,今天请教了一下Ansys maxwell的技术支持,然后他告诉我按照LCR测试方法仿真,即在瞬态场中,给AB绕组通一个1V有效值1000Hz频率的电压,然后设置转速为0,参数化转子位置角,然后用电压除以电流来求得电感,这样计算出来,比Ansys maxwell瞬态场自动求出的电感小很多,但是还是比实测的大一点。针对这个问题,我又有新的疑惑了,是不是这个测试是有问题的,我们实际在设计电机时就应该以能量法算出来的为准,电机运行时也是能量法算出的那个电感。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2018-1-10 21:49 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2018-1-9 22:22
下面两个图是同一台电机,分别设计成表面式和内嵌式永磁转子,线电感的仿真结果(算是较完美的空间2次 ...

我的SPM电机,转子结构是所有磁极拼整环的那种,变化没有你这么大。IPM电机也是这样的波形,以一台电机为例,用Ansys maxwell瞬态场自带的求解电感最大值是10mH,最小值是4.5mH
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[LV.7]常住居民III

发表于 2018-1-13 21:02 | 显示全部楼层
内嵌式的电感变化幅度明显大于表面式!
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[LV.7]常住居民III

发表于 2018-1-15 12:49 | 显示全部楼层
Ansys 19.0发布了。




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曾老师,对于割线电感,切线电感的定义,以及计算方法已经明白了。但是还有问题,一是我们在控制永磁同步电机时,用的是谁,是割线电感还是切线电感,因为控制程序都写的磁链=L*I,所以我们的控制算法用的岂不是都是  详情 回复 发表于 2018-1-24 10:55
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[LV.5]常住居民I

发表于 2018-1-18 19:23 | 显示全部楼层
学习学习。。。。。。。。。。。。。。
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发表于 2018-1-20 07:10 | 显示全部楼层
电机电感矩阵变换,学习学习。。。
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发表于 2018-1-24 10:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 hahafu 于 2018-1-24 10:57 编辑


曾老师,对于割线电感,切线电感的定义,以及计算方法已经明白了。但是还有问题,一是我们在控制永磁同步电机时,用的是谁,是割线电感还是切线电感,因为控制程序都写的磁链=L*I,所以我们的控制算法用的岂不是都是割线电感,只不过饱和时的割线电感会小于不饱和时,二是我们在电机(IPM)整机装配好测试的线电感,与软件仿真的差异非常大,测试求的电压与电流之间的阻抗,为什么这么求出的电感与仿真的差距这么大
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发表于 2018-1-24 14:40 | 显示全部楼层
hahafu 发表于 2018-1-24 10:55
曾老师,对于割线电感,切线电感的定义,以及计算方法已经明白了。但是还有问题,一是我们在控制永磁同 ...

在280楼的附件中,明确提到对于半导体变流供电的电机而言,起关键作用的是切线电感,至于割线电感呢,不说是毫无用处那也差不多了!

另外,我始终认为,其实在电机中电感并非是一个关键的物理量,所以计算和测试的准确性,也就不值得花太多的心思进行深究。例如你提到的按照测试条件进行1000赫兹的瞬态计算,惊掉了我的下巴,因为我认为这纯属是浪费计算机资源,且不论正确性如何,就算是正确的话也是一点意义都没有的!


在1000赫兹的条件下,硅钢片有明显的涡流效应,必须进行三维计算才能自圆其说,而且涡流会阻碍磁通的变化,导致电感的大幅度减小......

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曾老师,感谢您的解答,我们研究电感,尤其是交直轴,主要是我们设计伺服电机时用矢量图计算电机需要的电压,就是电机的电压方程,里面的电感算不准,电压误差也大。 然后,既然我们用了电感这个参数,就想计算准确  详情 回复 发表于 2018-1-24 17:49
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发表于 2018-1-24 17:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 hahafu 于 2018-1-24 18:03 编辑
zengxiaodong 发表于 2018-1-24 14:40
在280楼的附件中,明确提到对于半导体变流供电的电机而言,起关键作用的是切线电感,至于割线电感呢,不 ...


曾老师,感谢您的解答,我们研究电感,尤其是交直轴,主要是我们设计伺服电机时用矢量图计算电机需要的电压,就是电机的电压方程,里面的电感算不准,电压误差也大。
然后,既然我们用了电感这个参数,就想计算准确,就会比较实测和仿真的差距,所以我们纠结,我说那种仿真方法是其他的电机公司以及ansys中国都普遍认可的,也没有很浪费资源,计算的比较快。

关于电感我们的疑问其实概括为三条
一是电感到底有什么用?
首先电磁场有限元分析电机的各项性能,并没有用到电感,瞬态场求解的是矢量磁位A,电感只是后处理得出的数据而已,他求解永磁同步电动机的端电压不是用的电感计算的
然后场路结合的电机设计软件,最直观的是用到了电压方程,所以他求解时用到了电感,经求证他们用到的是割线电感
最后我们用磁路法计算电机,或者控制算法也是因为电压方程,那个相量图,要用到电感。
所以电感的作用之一是求解磁链  进而求解电压?是否可以这么理解?

二是电感的比较全面的定义是什么,上述用到的电感,到底是什么电感,也就是法拉第电磁感应定律中的磁链,在磁场饱和时,应该用切线电感计算电压?

三是如果确定是什么电感,那么怎么计算他。


最后,Ansys EM19.0发布了,瞬态场里面已经有求解电感选项,割线和切线电感可以选择,我与以前的Ansys EM版本比较了一下,以前的ANSYsEM版本瞬态场求解的所有电感都是割线电感,所以以前的Ansoft所谓冻结磁导率法求解的也应是割线电感,还请大家共同验证一下
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发表于 2018-1-24 21:13 | 显示全部楼层
hahafu 发表于 2018-1-24 17:49
曾老师,感谢您的解答,我们研究电感,尤其是交直轴,主要是我们设计伺服电机时用矢量图计算电机需要的 ...

在电磁场理论中,严格来讲只有切线电感。

切线电感是用能量摄动方法计算得到的,可以参见Ansys的理论手册,在Ansys 16.0以前,用宏命令Lmatrix进行计算,其实该宏命令就是能量摄动计算的APDL程序而已。在Ansys 16.0版以后,增加了新单元以及相应的线性摄动分析功能,理应用线性摄动分析功能来进行电感的计算。

同样的,电机中的关键物理量磁链也是用余能摄动方法计算得到的,并不是用电感来计算磁链!

线性摄动分析的原理是,先进行一次预分析计算(线性或者非线性),这个预分析计算也就是所谓的工作点计算,在得到结果以后保持“切向刚度矩阵”不变,重新施加摄动载荷,再进行一次分析,由于“切向刚度矩阵”不变,因此第二次的计算其实是线性分析,无需迭代就可以直接得到结果。显然,摄动载荷可以是任意大小,其依据正是完全线性的前提。

所谓的冻结磁导率,其实是一回事,也就是保持“切向刚度矩阵”不变,因此,计算得到的肯定是切线电感。
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发表于 2018-1-25 13:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-1-25 19:54 编辑

用简单的矢量磁位相减,也可以很方便地进行绝对磁链计算。
由于有限元直接计算出来的结果就是矢量磁位,因此,用矢量磁位相减得到的线圈绝对磁链具有最高的准确度!

理论手册5.5就是关于电感和绝对磁链计算。

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发表于 2018-1-26 14:26 | 显示全部楼层
hahafu 发表于 2018-1-10 21:47
曾老师,今天请教了一下Ansys maxwell的技术支持,然后他告诉我按照LCR测试方法仿真,即在瞬态场中,给AB ...

我也试尝试了 这个方法,发现电流未达到稳态,所以和实测值还有有较大的差异,不知道你计算了多少了周期?
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发表于 2018-2-4 16:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-2-4 18:54 编辑



其实算一个整周期就可以了!

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zeng老师,是否方便留个邮箱,发点关于此电感的我的个人总结给你,请您指正一下,当然,不方便就算了,这个没事  详情 回复 发表于 2018-2-5 10:40
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zengxiaodong 发表于 2018-2-4 16:11
其实算一个整周期就可以了!

zeng老师,是否方便留个邮箱,发点关于此电感的我的个人总结给你,请您指正一下,当然,不方便就算了,这个没事
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发表于 2018-2-11 15:23 | 显示全部楼层
最近计算了一台切向永磁电机,有些不合常理。






磁极处开孔和不开孔,结果电感参数几乎没有任何区别!







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发表于 2018-2-12 17:37 | 显示全部楼层
zengxiaodong 发表于 2018-2-11 15:23
最近计算了一台切向永磁电机,有些不合常理。

不仅空载时没有区别,超载200%时也没有区别!

而且200%超载同时又超前18度时(有较大的直轴电流),也看不出任何区别!



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[LV.7]常住居民III

发表于 2018-2-13 11:47 | 显示全部楼层
从磁力线图,以及磁密云图,可以看出磁极开孔还是有一些效果的,因为隔磁桥部分很饱和!
但是,对于总体性能却没有影响,与交直轴电感似乎没有什么关系,而且也看不出磁阻转矩究竟起了多少作用?




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发表于 2018-2-16 20:03 | 显示全部楼层
hahafu 发表于 2018-2-5 10:40
zeng老师,是否方便留个邮箱,发点关于此电感的我的个人总结给你,请您指正一下,当然,不方便就算了,这 ...


仔细阅读过了大作。




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您在本帖中的发言是此文章的重要参考文献,给了小编很多启示,要感谢您!祝您新年快乐,万事如意!😁  详情 回复 发表于 2018-2-17 09:28
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