ansoft计算交直轴电感.doc

基于有限元方法的永磁同步电动机等效电路参数计算与试验的研究张宝强韩雪岩唐任远(沈阳工业大学,沈阳110023摘要本文主要研究永磁同步电动机等效电路参数中稳态电抗参数计算与试验验证。首先,说明计算等效电路参数的意义、求解等效电路参数的原理,然后与试验结果比较验证。再根据不同气隙长度的电抗参数,在数值上的比较得到相应的规律。关键词:等效电路;参数;SynchronousMotorbyFinite-elementMethodZhangBaoqiangHanXueyanTangRenyuan(ShenyangUniversityofTechnology,,,:equivalentcircuit;parameter;finite-elementmethod1引言永磁同步电动机由于具有体积小、高效节能等优点,近年来得到了广泛的应用。但是永磁同步电机也存在一些不同于电励磁电动机的问题,其中,电抗参数的准确计算就是重要问题之一[1]。永磁电机的磁极结构往往设计得较为复杂,电机的磁路很饱和,导致电机的电抗参数随磁路的饱和情况而变化[2],因此永磁同步电动机电抗参数的求取比较困难。等效电路是研究电机性能的一种有效手段,对于等效电路参数的计算可以采用场化路的方法,这种方法在电励磁电机中获得广泛应用,但永磁电机内部磁路复杂,利用传统的磁路方法对有些情况处理不够准确,原因是场化路的方法将实际分布的电磁场等效成磁路,但对于永磁电机,等效之后忽略了很多,影响了精度,近年来,在求取电机内部电磁场的方法中,有限元方法是一种非常有效的方法,现在国内外对电磁场分析大多采用有限元方法,文献[1]中采用时变场有限元算法来求取永磁同步电动机的电抗参数[1]。文献[3]应用修正μr的二维有限元法计算电抗参数[3]。本文提出一种计算电抗参数的方法,通过计算值与试验值的比较,证明这是一种行之有效的方法。本文采用Ansoft软件来进行计算。,通过计算值与试验值的比较,证明这是一种行之有效的方法。本文中将永磁同步电动机的运行状态分解为等效直轴状态和等效交轴状态这两种状态。等效直轴状态就是电枢绕组电流只有直轴分量而没有交轴分量的状态。等效交轴状态就是电枢绕组电流只有交轴分量而没有直轴分量的状态。2008年第4期112008年第4期12δ0dadδqaqqdcossincossinEEIXEIXIIIIθθψψ=−⎧⎪=⎪⎨=⎪⎪=⎩(1根据公式(1,为了得到电机电流的直轴分量和交轴分量,需要知道ψ角。根据相量图1中的关系可以得到电机中功率角θ为功率因数角ϕ和内功率因数角ψ之和,即θψϕ=+。••dE1jI•图1永磁同步电动机相量图通过大量的试验与计算验证,内置式永磁同步电动机功率角θ的范围为50°~55°,表面式永磁同步电动机功率角θ的范围为30°~35°,,即20ϕ≈°,所以可以得到内置式永磁同步电动机的ψ角为30°~35°,表面式永磁同步电动机的ψ角为10~15°°。本文计算时,内置式永磁同步电动机的ψ角选择为35°,表面式永磁同步电动机的ψ角选择为15°。为了验证ψ角选择的合理性,又对ψ角在±5°范围变化时的电抗参数值进行了校核,结果表明,参数值的误差范围均在1%以内。将有限元法应用于工程设计和研究时,要解决前处理技术、电磁场计算、对场计算结果进行再处理等问题[4]。计算时的有限元分析是在Ansoft软件平台上进行的。,三相电流的关系如下⎪⎩⎪⎨⎧°+=°−==120cos(120cos(cosmCmBmAtIItIItII(2根据电机学原理三相电流经过dq0等效变换之后,得到电流关系如下⎪⎩⎪⎨⎧++=°++°−+−=°++°−+=3/][3/]120sin(120sin(sin[23/]120cos(120cos(cos[2CBA0CBAqCBAdIIIIIIIIIIIIθθθθθθ(3在式(2中,令0t=°得到式(3中的电流关系⎪⎩⎪⎨⎧−===2mCBmAIIIII(4以A相轴线为原点,将永磁体的d轴与A相轴线重合,当0θ=°时,这时的dq轴电流