三相永磁同步电机之永磁无刷直流电动机的场路祸合模型

一、永磁无刷直流电动机的场路藕合模型

以两相导通星形三相六状态方式工作的永磁无刷直流电动机为例，电机相绕组根据转子位置依次导通，使每一状态有两相导通，每相导通120 。电角度，每隔600电角度有一次换向，电路拓扑结构如图7一2所示。电机运行时，逆变器主电路、电枢绕组、转子永磁磁场、绕组电枢反应磁场互相祸合，构成一个场路祸合系统。忽略铁心饱和时，电机的气隙磁场可等效为转子永磁磁场和相绕组电枢反应磁场的叠加。永磁磁场在绕组中感应旋转电动势e 。（t）、 。 b ( t）、 e 。（t )，电枢反应磁场在绕组中产生的感应电动势可等效为绕组的阻抗压降，电机的场路藕合模型可等效为图7一24 。其中电动势和电感参数通过磁场解析计算求得。当a 、 b两相绕组导通时，电路拓扑结构如图7一24 ( a）所示，回路1的回路电流方程为

二、算例

对表7一4所示的电机，当直流电压u一36V 、电机转速为184r / min时，分别用上述场路祸合计算模型和时步有限元法进行计算，相电流和电磁转矩的计算结果如图7一25所示。

图7一26为a相绕组电流实验波形，图7一27为考虑电源内阻和开关导通电阻影响时的线电压计算波形，图7一28为线电压实验波形。可以看出，上述场路藕合模型的解析计算结果与二维时步有限元计算结果一致，并且与实验结果相吻合。另外，工作状态的切换直接影响了相电流的波形和电磁转矩的平稳性，这正反映了永磁无刷直流电动机本身固有的局限性。图7一27 、图7一28中线电压平顶部分出现向下倾斜，其原因是：在平顶部分时间段内电枢绕组的电流逐渐增大，电源内阻和开关导通电阻上的电压降也逐渐增大，从而导致加在绕组上的实际线电压降低。图中线电压波形上的尖峰脉冲是由于绕组换向时相电流瞬时变化引起的较大的感应电动势所致。