同步电机——调速永磁同步电动机的电感参数计算方法

    由前面的分析可知，调速永磁同步电动机交、直轴电感的大小直接决定电机弱磁扩速能力、转矩输出能力和功率输出能力，准确计算电机的交、直轴电感参数对电机的设计及控制至关重要。显然，转子磁路结构、永磁体结构尺寸和性能、隔磁措施及尺寸、交直轴电流都影响调速永磁同步电动机的交、直轴电感。对于确定的调速永磁同步电动机，前三项因素是固定的，以下仅分析交、直轴电流对电感的影响。电机的电感参数在dq坐标系和abc坐标系中具有相同的数值，为分析方便，在abc坐标系下计算电感参数。

一、交、直轴电感的计算方法

图10一14为忽略电枢绕组电阻时的永磁同步电动机相量图，电机的直轴电枢反应电感Lad 、交轴电枢反应电感Laq分别为

式中，各量都是ab 。坐标系下的值，其中，代bc一f为永磁体发出的空载基波磁链，而代bc一d 、蛛c一q分别为电机施加交、直轴电流后的直轴基波磁链和交轴基波磁链。调速永磁同步电机具有复杂的转子磁路结构，因此难以采用解析分析方法精确地计算交、直轴电感。而必须采用场路结合的方法进行，即基于式（10一54）和式（10一55 )，对电机施加一系列不同的交、直轴电流分量，求得在不同交、直轴电流下永磁同步电动机的交、直轴电感。

二、交、直轴电流对交、直轴电感的影响

图10一15为类似于图10一1 ( b）所示的转子磁路结构，图10一16为该磁路结构电机在不同激励下的磁力线分布。其中，( a）为永磁体单独激励时的磁力线分布（即空载磁力线分布）, ( b）为直轴电流单独激时的磁力线分布，( c）为交轴电流单独激励时的磁力线分布，( d）为永磁体和直轴电流共同激励时的磁力线分布，( e）为永磁体和交轴电流共同激励时的磁力线分布，( f）为永磁体和交、直轴电流共同激励时的磁力线分布。可以看出，在调速永磁同步电动机中，交直轴磁路藕合作用很强且存在局部饱和现象，说明交直轴电流对交直轴电感有影响，必须采用电磁场的数值计算方法才能进行电机交直轴电感的精确计算。

图10一17 、图10一18为采用有限元法计算得到的某一调速永磁同步电动机的直、交轴电感随交直轴电流的变化曲线。可以看出，当直轴电流较小时，随着交轴电流的增大，直轴电枢反应电感先减小而后又增大，当直轴电流大到一定程度后，随着交轴电流的增大，直轴电枢反应电感也随之减小；直轴电流的增大使得交轴电枢反应电感相应减小。上述现象可以归结为不同交、直轴电流作用下电机交、直轴磁路饱和程度的复杂变化。还可以看出，直轴电流对直轴电枢反应电感的影响比较小，而交轴电流对交轴电枢反应电感的影响则比较明显。