自起动永磁同步电机起动性能的研究

发布时间：2017-12-06 18:29

  本文关键词：自起动永磁同步电机起动性能的研究

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【摘要】：较之异步电机,永磁同步电机的功率因数和效率更高,而且具有体积小和运行范围宽的优势,加之我国稀土资源储量丰富,发展稀土永磁电机条件得天独厚,因此近年来,永磁电机发展迅猛,大有取代感应电机的趋势。同感应电机不同的是,永磁同步电机无法上电自起动,需要借助驱动器来对其进行控制方可顺利运行;而自起动永磁同步电机既继承了永磁同步电机稳态运行时的优点,同时由于转子上起动绕组的存在,使其具备了感应电机的自起动能力,因此该种电机省却了较为昂贵的驱动器和传感器,适用于不需要精确控制的场合,并在工业中逐渐地推广和应用起来,受到越来越多专家学者的关注与研究。但与感应电机不同的是,自起动永磁同步电机的转子中同时存在起动绕组与永磁体,一方面使得转子设计空间受限,另一方面也使得电机的起动过程变得更为复杂;为了获得较优的起动性能,我们需要对这种电机的起动性能进行全面和深入的探究。首先对电机的起动过程进行了理论分析,并从转子槽参数入手,分析了转子槽数、槽型和槽深度这三个参数的变化对自起动永磁同步电机起动性能的影响,得出了不同转子槽型参数下电机的起动性能变化规律。接着对不同鼠笼材料对电机起动性能的影响进行了研究,主要从单一鼠笼材料和复合笼条结构两方面进行了分析:单一鼠笼材料部分分析了鼠笼分别采用铸铝、铝、黄铜、青铜、铜等材料时电机的起动性能;复合笼条结构部分主要对铸铝和铜两种材料的不同组合情况下电机的起动性能进行了分析,并得出了最优方案。然后对不同功率下电机的鼠笼进行了优化设计以提高其起动性能,在前述18.5k W电机的基础上,分别对11kW、15k W和22k W电机进行了建模,并对这三种功率下的鼠笼设计进行了优化,在这个过程中总结出鼠笼的设计参数与电机功率之间的关系,并得到了相应的经验公式。接着对自起动永磁同步电机不同起动方式进行了研究,主要对实心转子和导电套式起动进行研究,分析其起动性能,同时考虑实心转子加鼠笼以及导电套式转子加鼠笼对电机起动性能的影响,并与单实心转子起动、单导电套式起动进行对比,得出结论。最后对7.5k W的自起动永磁同步电机进行了仿真分析与实验测试,主要对电机进行了空载和负载仿真,得到了电机起动性能的相关曲线及参数;接着根据前述鼠笼优化经验结论对该样机的鼠笼进行了优化,并对新方案进行了空载和负载起动仿真,通过与原方案对比,得出新方案起动性能得到提高的结论;最后对样机进行了空载和负载实验测试,通过对仿真结果与实验结果的对比验证了仿真结果的准确性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341

【参考文献】

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本文编号：1259566