高速電機電路模型和鐵耗的分析與計算.pdf

1、隨著電力電子技術的飛速發展,高速電動機在高速傳動、加工、儲能等領域獲得了越來越廣泛的應用,準確分析和設計高速電動機的電磁性能具有重要的經濟價值.本論文以高速變頻異步電動機和永磁無刷直流電動機為研究對象,圍繞著"高速電機電路模型和鐵耗的分析計算"這一主題做了如下研究工作:(1)在詳細分析電源諧波電壓的基礎上,采用諧波分析法建立了變頻器供電的變頻異步電機的諧波等效電路模型,計及了集膚效應對諧波等效電路參數的影響,探討了提高高速變頻異步電動機

2、效率和功率因數的途徑.(2)從電機的基本磁鏈方程入手建立了永磁無刷直流電機的電路方程.以兩相導通三相六狀態星形方波永磁無刷直流電動機為例,在詳細分析其運行模式的基礎上,建立了其運行模式的等效電路模型,給出了方波永磁無刷直流電動機的電樞相電流的解析表達式,建立了計及繞組電感的永磁無刷直流電機穩態電路模型,深入探討了其全壓運行和PWM調速運行時的穩態電路模型.該穩態電路模型從理論上解決了方波永磁無刷直流電機中換相時間的計算、電樞電阻大于繞組

3、直流電阻,轉矩系數大于電勢系數和其工作特性非線性等問題,揭示了永磁無刷直流電動機正常運行時的直流電壓和反電勢之間應滿足的數量關系.(3)以Bertotti分立鐵耗計算模型為基礎分析了交變磁場波形對鐵耗的影響,比較了幾種典型交變磁場波形下的鐵耗計算模型,應用諧波分析法建立了任意磁場波形的鐵耗計算模型.結合電壓型變頻器的諧波特性,完整地建立了SPWM電壓型變頻器供電的異步電動機損耗計算模型.該模型從理論上揭示了變頻器的載波頻率、調制度等變頻

4、器特性參數與電機的諧波損耗之間的數量關系.本文還建立了計及繞組電感的方波永磁無刷直流電機的繞組銅耗計算模型,并分析了平均電流法計算繞組銅耗的理論誤差.(4)從電機總體方案的確定、電機有效材料的選取、電機磁路結構的設計和繞組結構的設計等方面系統論述了永磁無刷直流電動機的設計問題,建立了一套比較完整的電機設計程序.以等效磁路法和電磁場法相結合的方式建立了永磁無刷直流電動機的磁場求解模型,分析了永磁無刷直流電機中電樞反應的性質,推導了幾種典型