低耦合双余度PMSM二维瞬态磁场的有限元分析搓纸轮
发布时间:2022-06-28 17:56:43 来源:正江五金网
低耦合双余度PMSM二维瞬态磁场的有限元分析
低耦合双余度PMSM二维瞬态磁场的有限元分析 2012: 电机旋转过程中,磁场、能量、力、功率损耗、速度等物理最都是时间的函数,为验证所设计的新型低耦合双余度PMSM空载起动性能、负载起动性能和运行过程中的磁路特性是否合理,需对其进行瞬态分析。采用Maxwell 2D对PMSM进行瞬态磁场分析时,需做以下假设:Band为一个包括永磁磁钢、转子铁心和转轴的集合体;Band以外的物体静止;Band以内的物体只做旋转运动。 1低耦合双余度PMSM二维模型的构建 双余度工作模式的PMSM,因其上、下半周余度完全对称,为降低Maxwell 2D的运算最、减少仿真时间,采用半圆周作为求解区域。而单余度工作模式的PMSM,因其上、下半周余度的非对称性,对其瞬态磁场进行分析时,必须采用整个圆周作为求解区域。 2低耦合双余度PMSM网格剖分的设置 网格剖分是有限元求解最为关键的一步,良好的网格剖分口,以使得用户在最小的计算资源下拥有最精确的计算结果。Ansofl l2对求解场域的剖分采用三角形六节点形式,在场强较强或磁场变化较大的区域,三角形要取得多一些,在其他区域则口,以适当取得少一些,从而提高区域的求解精度和运算速度。两种工作模式下PMSM的网格剖分数据如表2~表3所示,其网格剖分结果如圆l 0~圆ll所示。 3低耦合双余度PMSM边界条件的确定 单余度工作模式下PMSM以整个圆周为求解区域,其边界条件第一类边界条件(定子铁心外边界与转子铁心内边界)和第二类边界条件(电机单J已划分时所形成的奇、偶对称边界)构成。双余度工作模式下PMSM以半圆周为求解区域,其边界条件除第一类和第二类边界条件外,还须设置主、从边界,且满足Master-Slave。 4低耦合双余度PMSM激励电路的设计 低耦合双余度PMSM定子绕组激励电路两套完全相同且独立的驱动控制电路构成。驱动电路直流母线电压为270 V,母线电流取则决于三相全控桥功率模块。根据电机的额定功率,并结合机载EHA的瞬时过载能力及其余最的选取,最终选择E UPEC的集成三相全控桥IGB工模块FSK200R06KE3,该模块在80℃时承受的最高母线电压为600 V,允许通过的最大电流为200 A,满足机载EHA的控制性能要求。利用Ansofl l 2 A带的Maxwell Circui工 Edi工or模块设计的单套绕组电斩波控制电路:。 5负载起动特性分析 双余度PMSM作为机载EHA的驱动机构,必须具有较好的动态响应性能,但在分析PMSM的负载起动性能时,如果对输入电流不加控制,势必造成起动瞬间冉现过大的起动电流,这与实际情况不符。实际工作电流rfl机载电源提供,为了减小对电源的冲,不影响同一电源下的其它负载工作,必须对PMSM输入电流进行限制。本文采用绕组电流斩波控制的方法,斩波电流上限设置为1 50 A,并取计算步长为2×1 0~s,负载转矩为5 N·m,分别对双余度工作模式和单余度工作模式的低耦合双余度PMSM的额定负载起动特性进行分析。 圆13~圆l 8为双绕组工作的PMSM起动过程的瞬态仿真结果,rfl圆町知,PMSM在绕组斩波电流1 50 A的限制条件下,在0.2 S内将5 N·m的负载拖动至8 000 r/min,完全满足机载EHA的快响应要求,同时,电流、磁场波形接近正弦波,转矩脉动较小的瞬态仿真结果。其中,单绕组工作的PMSM起动力矩为双绕组工作时的75%以上,满足机载EHA的降额限制要求;三相绕组电流不完全对称且存在一定的波动,但其所导致的转矩脉动仍在合理的町控范围内,此高频转矩脉动对机载EHA这种液压类大惯性负载的影响较小,完全满足其基本性能要求。 6铁心磁饱和特性分析 双余度工作模式和单余度工作模式下的PMSM的定、转子磁感应强度和磁场强度分布如圆23~圆26所列.两种工作模式下PMSM的定、转子铁心均未达到磁饱和,在负载电流允许的情况下,其铁心损耗在町控范围内,电机旋转过程中,不会再现磁饱和的现象。
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