变极异步起动永磁同步电动机绕组切换及牵入同步的研究

发布时间：2020-04-25 19:14

【摘要】：异步起动永磁同步电动机不仅运行范围宽、经济可靠,而且还有功率因数高、体积小、重量轻等优点,因此被广泛研究并得到了较为迅速的发展,但由于其在起动过程中存在对电机起动不利的发电制动转矩和脉动转矩,导致电机的起动能力较差。本文中研究的新型6/8变极异步起动永磁同步电动机,在起动时定子绕组运行在6极状态,到达一定转速后切换到8极绕组稳定运行,有效削弱了电机起动过程中的发电制动转矩和脉动转矩,使电机的起动能力有了较为明显的改善。针对该采用新型6/8变极绕组的变极式异步起动永磁同步电动机,本文主要按下述部分对其进行了研究:首先,从电机的结构入手,分析了永磁同步电动机的变极起动原理,介绍了新型6/8变极绕组的结构,以及电机的主要参数;对该新型变极绕组与传统变极绕组进行比较,通过对比发现相比传统变极绕组,该6/8变极绕组在控制绕组切换更为简单方便。其次,分析了 6/8变极异步起动永磁同步电动机和传统8极异步起动永磁同步电动机起动过程中的磁场和转矩,对两电机在起动过程中的发电制动转矩、脉动转矩及堵转转矩进行有限元仿真研究,通过对比分析,验证了 6/8变极异步起动永磁同步电机的优越性。然后,对6/8变极异步起动永磁同步电动机的绕组切换过程进行了研究。电机以6极绕组起动,但稳定运行是在8极状态,存在6极绕组从供电电源断开、给8极绕组通电的绕组切换过程。在进行绕组切换时,不同的绕组切换状态,包括切换转速、8极绕组的感应电动势与外加电压的电压差、负载转矩、转动惯量,会对切换后的转速波动、转矩波动、冲击电流、牵入同步以及永磁体退磁及产生一定的影响。采用MATLAB/Simulink动态仿真模型和有限元法两种方法,对绕组切换时的动态行为进行研究,找出合适的切换时机。最后,6/8变极异步起动永磁同步电动机在完成绕组切换后,存在牵入同步的过程。基于变极起动方式有效改善了电机起动能力,采取减小转子电阻的方法提高电机的牵入同步能力,然后通过对比减小转子电阻前与减小转子电阻后,电机能顺利完成牵入同步的临界转动惯量,证明电机的牵入同步能力得到了明显提升。
【图文】：

异步起动,永磁同步电动机,结构示意图,变极

山东大学硕士学位论文逡逑２章变极异步起动永磁同步电动机工作原理及起动过程分１变极异步起动永磁同步电动机逡逑１．１电sE构逡逑与普通异步起动永磁同步电动机相似，变极异步起动永磁同步电动机由定子和转子上的永磁体等组成，定转子之间存在空气隙。电机的结构示意图如１所示。逡逑

结构图,变极绕组,结构图

效削弱了电机起动过程中的发电制动转矩和脉动转矩，大幅提升了永磁同步电动逡逑机的起动能力。本文基于一台６／８变极异步起动永磁同步电动机进行研究，其变逡逑极绕组结构如图２－２所示，该新型６／８变极绕组与常规变极绕组的出线端结构示逡逑意图如图２－３所示。逡逑（１0）逦（４）逡逑ｕ２邋逦逦逦逦逡逑（７）逡逑逦逦逡逑（２｝逡逑逦逦．邋ｙｉ逡逑２Ｐ＝８逦（ＩＤ逦（５）逦２ｐ＝６逡逑３Ｙ＋Ｙ邋Ｖ２邋逦逦逦ｒ＇ｒ＾逦逦邋Ｖ，邋３Ｙ逡逑（８）逡逑逦ｎｎｎｎ逦0逦Ｗｌ逡逑（１２）逦（６）逡逑ｗ２邋逦逦ｒ＾ｎｎｒ＼逦ｒｗＶ＞逦逡逑（９）逡逑逦ｒｗｖ＾逦逡逑图２－２新型６／８变极绕组结构图逡逑—邋．邋一邋４逡逑三相＿邋常规逦Ｔ逦三相邋三相新型逦５逦＝：ｆ逡逑交流电逦变极邋￣交流电交流电逦变极逡逑绕组逦＼邋８逦ｊ逦绕组逡逑（ａ）常规变极绕组逦（ｂ）新型６／８变极绕组逡逑图２－３变极绕组出线端结构示意图逡逑由图２－２可以看出，该新型６／８变极绕组有Ｕ！、Ｖ！、Ｗ！、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２共６逡逑个出线端。电机起动时，对三个出线端Ｕ！、Ｖ】、认＾通以三相交流电，另外三个逡逑出线端Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２悬空，，电机以６极绕组起动。此时由于定子为６极绕组，与逡逑８极转子永磁体极数不同
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341

【参考文献】