內置混合式轉子可控磁通永磁同步電機及控制方法的研究.pdf

1、永磁同步電機以其優(yōu)良的性能和可靠性得到了越來越多的重視，但是傳統(tǒng)永磁同步電機的轉子磁通不易控制，使其調速范圍受到了限制。對比目前研究較多的弱磁控制方法和電機結構改進方法，可以發(fā)現存在的問題主要表現在弱磁能力偏小、電機結構過于復雜、損耗過高等缺陷。本文提出的內置混合式轉子可控磁通永磁同步電機，當外加控制轉子永磁磁場強弱的定子直軸電流脈沖消失后，轉子可以保持新的磁通水平，而稱作記憶電機。它可以實現轉子磁通的完全可控。 通過對永磁材料

2、的特性進行分析，可以發(fā)現鋁鎳鈷(AlNiCo)永磁材料相對于釹鐵硼(NdFeB)永磁材料具有非常低的矯頑力，同時又擁有較高的剩磁密度。對于轉子磁路結構設計合理的記憶電機，對NdFeB和AlNiCo兩種永磁材料磁滯回線的研究可以發(fā)現，在方向和幅值可控的充磁磁動勢作用后，NdFeB永磁體的工作點總在磁滯回線的第Ⅱ象限上，而AlNiCo永磁體的工作點會在磁滯回線的第Ⅱ或Ⅲ象限上?？梢允笰lNiCo永磁體在正向充磁時增強轉子磁通，反向充磁的情況

3、下又可以削弱轉子磁通。有限元分析結果表明，空載時在兩種極端情況下，即在正向強充磁和反向強充磁作用后，氣隙磁密的變化可以達到幾倍。樣機的試驗結果表明，充磁磁動勢與充磁后的轉子永磁磁通之間的關系基本上表現出一個磁滯回線那樣的曲線。證明了內置混合式轉子可控磁通電機的可行性。 根據永磁同步電機的數學模型和控制策略，分析了內置混合式轉子可控磁通永磁同步電機的數學模型，并設計了控制系統(tǒng)。當電機不需要改變轉子磁通的階段，采用了直軸電流id等于

4、零的控制策略。由轉速調節(jié)器控制交軸電流iq的數值，經過旋轉變換后通過內部的電流滯環(huán)控制器實現對電機電流的控制。當需要改變轉子磁通的時候，經過切換裝置關閉iq并輸出設定的id脈沖，利用直軸充磁磁動勢改變轉子內部的磁場分布狀態(tài)。然后，恢復普通的id等于零控制，電機進入下一個穩(wěn)定運行階段。由于電機內電流和磁場在充磁過程中會產生較為猛烈的變化，使得電機在常規(guī)的PI調節(jié)器下無法實現較為快速的響應。因此控制系統(tǒng)中使用了一個Fuzzy-PI的復合控制