磁阻同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性研究

詹兆康，陳學(xué)珍

(1.河北工程大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，河北 邯鄲 056000；2.湖北理工學(xué)院 電氣與電子信息工程學(xué)院，湖北 黃石 435003)

普通異步電動(dòng)機(jī)由于存在轉(zhuǎn)差率，其轉(zhuǎn)子損耗較大，發(fā)熱嚴(yán)重，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子無繞組，緩解了發(fā)熱現(xiàn)象，但其材料利用率低。永磁同步電機(jī)具有高性能、高轉(zhuǎn)矩密度的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)溫度要求嚴(yán)格。當(dāng)溫度較高時(shí)，永磁材料會(huì)退磁，且其制造成本高。因此，研究高品質(zhì)變速傳動(dòng)電機(jī)具有非常重要的意義。軸向疊片(ALA)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)正是電機(jī)發(fā)展所需的產(chǎn)物。目前，已有不少學(xué)者對(duì)ALA轉(zhuǎn)子電機(jī)的開環(huán)變頻起動(dòng)性能問題[1-5]和結(jié)構(gòu)優(yōu)化[6-9]展開了研究，進(jìn)一步改善了電機(jī)的起動(dòng)性能。本文主要研究4極ALA轉(zhuǎn)子電機(jī)參數(shù)對(duì)電機(jī)穩(wěn)定性的影響，旨在為電機(jī)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1 ALA轉(zhuǎn)子電機(jī)數(shù)學(xué)模型

1.1 ALA轉(zhuǎn)子電機(jī)時(shí)空矢量圖

ALA轉(zhuǎn)子電機(jī)定子采用三相無中線連接方式，建模時(shí)可以不考慮零序分量。ALA轉(zhuǎn)子電機(jī)的簡(jiǎn)化時(shí)空矢量圖如圖1所示。其中，us為電壓綜合矢量；is為電流綜合矢量；ω1為驅(qū)動(dòng)電源基波頻率；ωr為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率；id為直軸分量電流；iq為交軸分量電流；ud為直軸分量電壓；uq為交軸分量電壓；θ為綜合電壓矢量與q軸的夾角。

圖1 ALA轉(zhuǎn)子電機(jī)的簡(jiǎn)化時(shí)空矢量圖

1.2 基本方程

電壓表達(dá)式為：

(1)

式(1)中，Rs為定子電阻；Ld為直軸電感；Lq為交軸電感；p為微分算子。

電壓約束條件為：

(2)

(3)

式(3)中，θ0為穩(wěn)態(tài)值，以下下標(biāo)“0”均表示穩(wěn)態(tài)值。

電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為：

(4)

式(4)中，P為極對(duì)數(shù)。

運(yùn)動(dòng)表達(dá)式為：