西莫论坛研讨会第二期——气隙磁场专题

zengxiaodong

suifengpiao 发表于 2021-9-29 13:32
针对IPM电机很好理解，因为有磁阻转矩的加成，但是针对表贴式隐极电机该如何理解超前角控制的逻辑？

既然你说IPM电机很好理解，那等于就是说你很透彻理解了IPM电机的原理。

这就很好办了，那我就告诉你世界上根本就不存在SPM电机，所有的电机都是IPM电机，这样你的疑惑不就迎刃而解了吗？

suifengpiao

zengxiaodong 发表于 2021-9-29 13:02
......有限元仿真软件中电感的计算也是在“理想电机的假设”前提下计算的，并且转矩的计算也是根据交直轴电 ...

曾老师，前面我对有限元仿真软件理解片面，描述的错误，在此更正。
（1）软件首先算出各相的自感和互感，然后采用坐标变换来计算交直轴电感的，我看了forlink队长的一个帖子中描述仿真软件瞬态场电感的计算说明(基于ansoft maxwell的同步电机稳态交直轴电感计算https://bbs.simol.cn/forum.php?m ... &fromuid=239412(出处: 西莫电机圈)）：不建议采用瞬态场，理由是瞬态磁场需要做两次计算，一次是空载时的定子磁链，一次是负载时的定子磁链，由于瞬态场磁导率不能冻结，因此无法保证两次饱和程度相同，故而电感精度无法得到保证。  也即是仿真软件计算的三相绕组的相电感和互感精度无法得到保证,因此通过坐标变化得到的交直轴电感精度无法得到保证，并不是我说的仿真软件把电机看做理想电机进行计算。
从汤蕴璆老师的书中得知，如果把电机看做理想电机，自感和互感表达式含有常数项和2次谐波项，经计算得到Ls2(自感二次谐波幅值)=Ms2(互感二次谐波幅值）；如果Ls2≠Ms2，d轴和q轴是解耦的，但是d 、q 轴与0 轴之间却出现了含有sin3θ 和cos3θ 因子的耦合。
（2）有个问题是hahafu美女队长在某一期的西莫期刊上提出的：“只有理想电机，其电感表达式才仅包含常数项和空间2次谐波项，因此才可以通过坐标变换进行解耦，使得时变的电感矩阵定常化！但是在有限元分析中，恰恰是迄今为止最不需要什么强制假设条件的数学模型，既考虑饱和，也容许非正弦，换句话说，有限元电机是“最不理想电机”，也是最实际电机。那么就需要思考：
     （2.1）考虑饱和、凸极效应等情况下双反应理论是否还成立？
     （2.2）是否还可以用坐标变换这种方法计算得到交直轴电感？”
        关于这个问题，曾老师您怎么看？
（3）另外还烦请曾老师详细讲解一下如何理解超前角控制如何使磁路非常饱和的表贴式电机获得更大的转矩，给出一个令人清晰的答案。
非常谢谢！

suifengpiao

zengxiaodong 发表于 2021-9-29 14:02
既然你说IPM电机很好理解，那等于就是说你很透彻理解了IPM电机的原理。

这就很好办了，那我就告诉你世 ...

那按照曾老师的说法，“这就很好办了，那我就告诉你世界上根本就不存在SPM电机，所有的电机都是IPM电机，这样你的疑惑不就迎刃而解了吗？"
问题是：
（1）表贴式电机属于“IPM电机”，在磁路非常饱和时，交直轴电感谁大谁小（顺便麻烦曾老师从磁路上讲解一下为什么）？我们认为名副其实的IPM电机是交轴电感大于直轴电感，产生的磁阻转矩为正，可以很轻松的理解超前角控制；
（2）在磁路非常饱和时，仿真得到的表贴式电机Ld>Lq，直轴电流为负，磁阻转矩为负，这个仿真的数据可信吗？如果可信，那又如何理解在磁阻转矩为负时超前角控制还能得到更大的输出。
谢谢！

zengxiaodong

我们认为名副其实的IPM电机是交轴电感大于直轴电感

你凭什么这样认为？这里的“我们”除了你还有谁？

suifengpiao

zengxiaodong 发表于 2021-9-29 13:46
有限元软件中交直轴电感和转矩的计算公式如下：

曾老师，是软件的一个内部说明文件。文件太大，无法上传。

您说的是不是软件内部的一个计算过程？但最终得到的结果中包含三相绕组的自感和互感，然后会利用坐标变换求解交直轴电感。

suifengpiao

zengxiaodong 发表于 2021-9-29 13:46
有限元软件中交直轴电感和转矩的计算公式如下：

曾老师，不好意思啊，可能描述的不够清楚。如下图所示：
重新说一次：
（1）下图 a)结构的电机，在磁路非常饱和时，交直轴电感谁大谁小（顺便麻烦曾老师从磁路上讲解一下为什么）？下图 b), c), d), e), f)结构的电机是交轴电感大于直轴电感，产生的磁阻转矩为正，可以很轻松的理解超前角控制；
（2）在磁路非常饱和时，下图 a)结构的电机仿真得到的Ld>Lq，直轴电流为负，磁阻转矩为负，这个仿真的数据可信吗？如果可信，那又如何理解在磁阻转矩为负时超前角控制还能得到更大的输出？
这样描述，不知曾老师认为是否合适。
烦请曾老师指点迷津！

suifengpiao

zengxiaodong 发表于 2021-9-29 15:09
我们认为名副其实的IPM电机是交轴电感大于直轴电感

你凭什么这样认为？这里的“我们”除了你还有谁？

麻烦曾老师有空时能回复一下第126楼的问题，或者是从其他方面入手，详细分析一下，表贴式电机在磁路非常饱和时，为什么超前角控制能够输出更大转矩。
曾老师的电机理论和实践非常强悍，是电机人的楷模，这些大家都有目共睹，我实在是求助无门，先谢谢了！

suifengpiao

forlink 发表于 2011-8-30 09:29
回复 69# feief123

队长，你好，能帮忙看一下第110楼的帖子吗？问了曾老师，我还没搞明白。谢谢！

suifengpiao

电动无限 发表于 2011-5-5 12:53
回复 40# forlink

大侠，你好，能帮忙看一下第110楼的帖子吗？问了曾老师，我还没搞明白。谢谢！

十二飞帝

suifengpiao 发表于 2021-9-29 14:52
曾老师，前面我对有限元仿真软件理解片面，描述的错误，在此更正。
（1）软件首先算出各相的自感和互感 ...

   “有限元电机是“最不理想电机”！”—zengxiaodong

      虽然论坛里不讲什么知识产权，但要强调的是，这句经典的总结精华是出于曾老师。寥寥几字，字字如金，深刻领悟，诸如你提到的类似问题都能迎刃而解。

suifengpiao

十二飞帝 发表于 2021-11-30 17:25
“有限元电机是“最不理想电机”！”—zengxiaodong

      虽然论坛里不讲什么知识产权，但要强调 ...

哥们，你好，在西莫论坛上经常看到你对问题有一些自己独到的见解。
你对这个问题怎么看呢？表贴式电机在大电流（磁路非常饱和时），有限元仿真得到的Ld>Lq, Id<0; 根据磁阻转矩的计算公式可得磁阻转矩为负，此时负的磁阻转矩和正的永磁转矩叠加岂不是总转矩减小吗？
岂不是违背了MTPA控制用最小的电流收获最大的转矩？
请飞帝兄能不吝解惑，非常感谢！

zengxiaodong

娄博士这篇帖子，可以补充上这2幅定子磁势实际波形及其滤波结果的动画，极其经典，可谓是娄博士巨献！

zengxiaodong

如果电机相数越多，那么电机气隙磁场的正弦性就会越好。如果相数达到相带数，那么仅含有齿谐波而完全消除了相带谐波！

下面是100槽4极，25相电机，双层绕组



图片上半部分是绕组磁势，下半部分是槽内电流分布。

zengxiaodong

zengxiaodong 发表于 2020-7-19 11:43
总结：

槽数无限、相数无限：       无谐波

100槽4极，25相电机（数学相数50相），双层绕组



下半部分的槽电流分布，已经是最接近正弦分布了，除非无数多的槽数，否则这就已经达到了可优化的极限。所以，磁势空间分布没有任何的相带谐波，只有槽谐波————槽谐波要靠槽数无穷多才能彻底消除！

zengxiaodong

这个25相电机是用电机绕组分析小软件SWAT-EM分析的，软件下载：https://bbs.simol.cn/thread-212972-2-1.html

zengxiaodong

每级每相槽数q=1的3相电机，如果接成整距绕组，那么就会出现另外一个极端：短距系数和分布系数都是1.0，这是什么意思呢？

这种绕组就是所有磁势谐波都是第一梯队————人人平等！实现了真正的共产主义。

6槽2极、12槽4极.......整距3相绕组就是典型的实例。

zengxiaodong

以上述12槽4极电机为例，放入4极、20极、28极、44极.........的永磁转子，电机都能以最大转矩能力运转，所不同的只是转向、转速不同而已！

这就是无限变极电机，不知道哪里能够用得上这样的电机呢？