永磁无刷电机对拖系统仿真分析0毛刷轮

永磁无刷电机对拖系统仿真分析

永磁无刷电机对拖系统仿真分析 2012年09月27日 来源： 针对两台结构相同分别作为电动机和发电机的永磁儿刷电机进行研究，两台电机对拖运行，电动机由PWM型逆变器驱动，发电机以三相Y形联接电阻箱为负载，仿真了三种等效电压相同，不同PWM占空比情况下的电动机和发电机的电流。发电机电流通过有限元法仿真得到，电动机电流利用反电势查表法通过有限元和MA—LAB的联合仿真得到。仿真结果与灾验结果相吻合，并在此基础卜_对对拖系统进行了损耗分析。通过研究发现，电动机和发电机的损耗并不相同，造成对拖运行的两台相同的电机发热不同。 永磁无刷电机具有效率高、体积小、可靠性高等优点，已广泛应用于航空、航天、航海等军工领域，其应用背景决定了对电机内部损耗和发热情况研究的重要性。利用两台结构相同的电机进行对拖实验是测量电机性能常用的方法。在联轴器没有安装转矩测量仪无法测得电动机的输出功率或发电机的输入功率的情况下，通常粗略地将这两台结构相同电机的损耗估计成一致，但是由于电动机由120°导通型三相逆变器驱动，而发电机直接接纯电阻作为负载，造成两台电机的电流波形不一致，因此两台电机的损耗并不相同，进而引起两台电机的转子温升存在很大的差异。对于功率大、转速较高的表贴式永磁无刷电机，定子铁损在各种损耗中所占比例最大，而转子涡流损耗很大程度上决定了电机转子乃至整个电机的温升，因此，在电机设计阶段这两种损耗计算的精确性直接影响到电机的性能及发热情况，而其精确性又取决于用于计算损耗的仿真电流波形是否与实际电流波形相吻合。日前，利用有限元法可以较方便地仿真得到发电机的电流，但是这种方法难以考虑到由PWM型逆变器驱动的电动机电流在不同PWM占空比下的情况，基于MA工LAB的电动机动态仿真仍是较常用的方法。在MA工LAB建模过程中，通常认为永磁无刷电动机由120°导通型三相逆变器驱动，反电势为理想的具有120°电角度平顶的梯形波，如冈l所示。但是实际上当绕组采用分布式绕组时，反电势的平顶波部分并不是1 20°电角度，这就导致了仿真得到的电流波形与实验测得的电流波形不符合。采用有限元法可以得到与实际情况相吻合的反电势波形，利用反电势查表法通过有限元和A工LAB的联合仿真继而得到精确的电流波形。 本文针对这种对拖系统，基于有限元法得到了电动机和发电机的电流，发电机电流通过有限元法仿真得到，电动机电流利用反电势查表法通过有限元和MATLAB的联合仿真得到。仿真结果与实验结果相吻合，并在此基础上对电动机和发电机的损耗进行建模和计算，并通过温升实验验证了对拖运行的两台电机损耗的不同。

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