基于电容网络的高速永磁电机轴电压分析方法

发布时间：2023-02-12 11:03

　　随着高频开关管的广泛应用,变频技术早已相当成熟,目前在工业控制和能源变换等行业领域中普遍采用。当电机工作时,PWM逆变器输出的瞬时三相电压不对称,其在系统中产生共模电压,共模电压将会引起轴电压,使得轴端和大地之间存在电压降,影响电机的安全运行。本文基于高速电机可靠运行的研究目的,采用电容网络的方法建立模型,从而进行高速电机轴电压研究。首先,为了准确分析计算轴电压的数值,建立高速永磁电机内部的电容网络,然后进行数值计算、有限元计算和实验测量,相互验证结果的正确性。对模型的准确性验证之后,借助该模型分析电机部分参数如电机气隙长度,槽口宽度,槽口高度等对电机内部电容的影响规律。其次,借助建立的高速永磁电机共模模型来对电机的共模电压、轴电压进行分析。着重考虑护套和绕组端部对模型造成的影响,在电机参数对电容的影响分析基础上,分析这些参数对轴电压的影响规律,从而进一步分析电机驱动器参数,如直流母线电压等,对轴电压的影响。之后,在电容网络模型的基础上,对轴电压抑制方法进行分析。采用接地铜导体对轴电压的抑制效果进行仿真分析,着重分析铜导体的厚度对轴电压抑制效果的影响规律。对安装接地铜导体之后的电机,在...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的背景与意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的背景和意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 轴电压与轴电流产生机理研究现状
        1.2.2 耦合电容研究现状
        1.2.3 轴电压与轴电流抑制方法研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 高速永磁同步电机杂散电容计算
    2.1 引言
    2.2 HSPMSM杂散电容分布和数值计算
    2.3 HSPMSM杂散电容有限元计算
    2.4 HSPMSM杂散电容影响因素分析
        2.4.1 电机气隙长度对杂散电容影响
        2.4.2 定子槽楔相对介电常数对杂散电容影响
        2.4.3 槽口宽度对杂散电容影响
        2.4.4 槽口高度对杂散电容影响
        2.4.5 绕组绝缘对杂散电容影响
    2.5 本章小结
第3章 电机轴电压影响因素分析
    3.1 引言
    3.2 共模模型建立
        3.2.1 考虑护套等效模型
        3.2.2 不考虑护套等效模型
        3.2.3 考虑绕组端部电容等效模型
    3.3 电机参数对轴电压的影响
        3.3.1 电机气隙长度对轴电压影响
        3.3.2 定子槽楔相对介电常数对轴电压影响
        3.3.3 槽口宽度对轴电压影响
        3.3.4 槽口高度对轴电压影响
        3.3.5 绕组绝缘对轴电压影响
        3.3.6 绕组端部形式对轴电压影响
    3.4 电机驱动器参数对轴电压的影响
        3.4.1 直流母线电压对轴电压的影响
        3.4.2 载波频率对轴电压的影响
        3.4.3 调制比对轴电压的影响
        3.4.4 死区时间对轴电压的影响
    3.5 本章小结
第4章 导体槽楔接地机理及电磁分析
    4.1 引言
    4.2 导体槽楔接地机理分析
        4.2.1 导体槽楔接地具体原理
        4.2.2 导体槽楔接地等效模型
        4.2.3 绕组端部电容对轴电压的影响分析
        4.2.4 导体接地方法对轴电流的影响分析
    4.3 电磁仿真分析
        4.3.1 无电流谐波时电机电磁情况仿真
        4.3.2 有电流谐波时电机电磁情况仿真
    4.4 电机温度场分析
        4.4.1 电机温度场分析方法
        4.4.2 电机有限元模型简化
        4.4.3 导热和散热系数计算
        4.4.4 生热率的求取
        4.4.5 温度场计算分析
    4.5 本章小结
第5章 高速永磁电机部分参数对轴电压影响分析
    5.1 引言
    5.2 电机功率等级对轴电压影响分析
    5.3 电机接地形式对轴电压影响
    5.4 全浸冷却对轴电压影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3740987