高速电机电路模型和铁耗的分析与计算.rar

随着电力电子技术的飞速发展,高速电动机在高速传动、加工、储能等领域获得了越来越广泛的应用,准确分析和设计高速电动机的电磁性能具有重要的经济价值.本论文以高速变频异步电动机和永磁无刷直流电动机为研究对象,围绕着"高速电机电路模型和铁耗的分析计算"这一主题做了如下研究工作:(1)在详细分析电源谐波电压的基础上,采用谐波分析法建立了变频器供电的变频异步电机的谐波等效电路模型,计及了集肤效应对谐波等效电路参数的影响,探讨了提高高速变频异步电动机效率和功率因数的途径.(2)从电机的基本磁链方程入手建立了永磁无刷直流电机的电路方程.以两相导通三相六状态星形方波永磁无刷直流电动机为例,在详细分析其运行模式的基础上,建立了其运行模式的等效电路模型,给出了方波永磁无刷直流电动机的电枢相电流的解析表达式,建立了计及绕组电感的永磁无刷直流电机稳态电路模型,深入探讨了其全压运行和PWM调速运行时的稳态电路模型.该稳态电路模型从理论上解决了方波永磁无刷直流电机中换相时间的计算、电枢电阻大于绕组直流电阻,转矩系数大于电势系数和其工作特性非线性等问题,揭示了永磁无刷直流电动机正常运行时的直流电压和反电势之间应满足的数量关系.(3)以Bertotti分立铁耗计算模型为基础分析了交变磁场波形对铁耗的影响,比较了几种典型交变磁场波形下的铁耗计算模型,应用谐波分析法建立了任意磁场波形的铁耗计算模型.结合电压型变频器的谐波特性,完整地建立了SPWM电压型变频器供电的异步电动机损耗计算模型.该模型从理论上揭示了变频器的载波频率、调制度等变频器特性参数与电机的谐波损耗之间的数量关系.本文还建立了计及绕组电感的方波永磁无刷直流电机的绕组铜耗计算模型,并分析了平均电流法计算绕组铜耗的理论误差.(4)从电机总体方案的确定、电机有效材料的选取、电机磁路结构的设计和绕组结构的设计等方面系统论述了永磁无刷直流电动机的设计问题,建立了一套比较完整的电机设计程序.以等效磁路法和电磁场法相结合的方式建立了永磁无刷直流电动机的磁场求解模型,分析了永磁无刷直流电机中电枢反应的性质,推导了几种典型绕组结构和电路结构的电枢反应磁势和最大直轴去磁磁势的计算公式和平均电流稳态方程.