內(nèi)置混合式轉(zhuǎn)子可控磁通永磁同步電機(jī)及控制方法的研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)以其優(yōu)良的性能和可靠性得到了越來(lái)越多的重視，但是傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁通不易控制，使其調(diào)速范圍受到了限制。對(duì)比目前研究較多的弱磁控制方法和電機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)方法，可以發(fā)現(xiàn)存在的問題主要表現(xiàn)在弱磁能力偏小、電機(jī)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、損耗過高等缺陷。本文提出的內(nèi)置混合式轉(zhuǎn)子可控磁通永磁同步電機(jī)，當(dāng)外加控制轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)強(qiáng)弱的定子直軸電流脈沖消失后，轉(zhuǎn)子可以保持新的磁通水平，而稱作記憶電機(jī)。它可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁通的完全可控。 通過對(duì)永磁材料

2、的特性進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)鋁鎳鈷(AlNiCo)永磁材料相對(duì)于釹鐵硼(NdFeB)永磁材料具有非常低的矯頑力，同時(shí)又擁有較高的剩磁密度。對(duì)于轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的記憶電機(jī)，對(duì)NdFeB和AlNiCo兩種永磁材料磁滯回線的研究可以發(fā)現(xiàn)，在方向和幅值可控的充磁磁動(dòng)勢(shì)作用后，NdFeB永磁體的工作點(diǎn)總在磁滯回線的第Ⅱ象限上，而AlNiCo永磁體的工作點(diǎn)會(huì)在磁滯回線的第Ⅱ或Ⅲ象限上?？梢允笰lNiCo永磁體在正向充磁時(shí)增強(qiáng)轉(zhuǎn)子磁通，反向充磁的情況

3、下又可以削弱轉(zhuǎn)子磁通。有限元分析結(jié)果表明，空載時(shí)在兩種極端情況下，即在正向強(qiáng)充磁和反向強(qiáng)充磁作用后，氣隙磁密的變化可以達(dá)到幾倍。樣機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果表明，充磁磁動(dòng)勢(shì)與充磁后的轉(zhuǎn)子永磁磁通之間的關(guān)系基本上表現(xiàn)出一個(gè)磁滯回線那樣的曲線。證明了內(nèi)置混合式轉(zhuǎn)子可控磁通電機(jī)的可行性。 根據(jù)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制策略，分析了內(nèi)置混合式轉(zhuǎn)子可控磁通永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)。當(dāng)電機(jī)不需要改變轉(zhuǎn)子磁通的階段，采用了直軸電流id等于

4、零的控制策略。由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器控制交軸電流iq的數(shù)值，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換后通過內(nèi)部的電流滯環(huán)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)電流的控制。當(dāng)需要改變轉(zhuǎn)子磁通的時(shí)候，經(jīng)過切換裝置關(guān)閉iq并輸出設(shè)定的id脈沖，利用直軸充磁磁動(dòng)勢(shì)改變轉(zhuǎn)子內(nèi)部的磁場(chǎng)分布狀態(tài)。然后，恢復(fù)普通的id等于零控制，電機(jī)進(jìn)入下一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行階段。由于電機(jī)內(nèi)電流和磁場(chǎng)在充磁過程中會(huì)產(chǎn)生較為猛烈的變化，使得電機(jī)在常規(guī)的PI調(diào)節(jié)器下無(wú)法實(shí)現(xiàn)較為快速的響應(yīng)。因此控制系統(tǒng)中使用了一個(gè)Fuzzy-PI的復(fù)合控制