自测速永磁同步电机的设计与分析

发布时间：2017-09-18 08:01

  本文关键词：自测速永磁同步电机的设计与分析

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【摘要】：永磁同步电机结构简单,功率密度、效率和功率因数比较高,广泛应用于各种交流电机的高性能控制及其调速系统。由永磁同步电机构成的高性能交流调速系统离不开准确的转子速度检测装置,但传感器的安装不仅增大系统的安装难度,增加系统的成本,而且降低系统的可靠性。自测速永磁同步电机可以很好地解决这个问题。本文提出了一种自测速永磁同步电机的新型结构,并通过有限元仿真和实验验证了该设计的正确性。首先,本文对永磁同步电机的发展应用与研究现状作了简要介绍,并对永磁同步电机的速度与转子位置检测方法的研究,永磁同步电机的基本结构、数学模型、工作原理及其转速检测原理进行了详细的介绍。其次,提出了在定子齿上设置检测绕组的自测速永磁同步电机新结构,通过检测绕组中的齿谐波电势周期或频率来计算转子速度,从而将速度传感器与电机这两种结构融合在一起。利用磁路设计方法完成了一台15k W自测速永磁同步电机的设计,并在Maxwell 2D中合理设计了检测绕组,计算电机的电感参数、功角特性等同步性能,验证了该自测速永磁同步电机设计的合理性。然后,利用Ansoft maxwell 2D有限元仿真软件,得到了电机的磁力线、气隙磁密等电磁特性,并对比分析转子不同槽型时的空载气隙磁密及其对应的齿谐波含量。通过对稳态和动态过程中电机检测绕组感应电动势的求取,验证了该自测速方法在稳态和动态工作状况下测速所具有的有效性和准确性。同时简单方便地实现电机转向的判断。最后,对基于单相信号注入法检测电机转子初始位置,采用直流偏置法鉴别转子磁极的极性的原理作了详细的介绍,并通过有限元仿真及实验,验证了基于单相信号注入法检测电机转子初始位置的有效性。
【关键词】：永磁同步电机 电机设计 齿谐波电势 有限元分析 无传感器控制
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 变量注释表16-19
• 1 绪论19-30
• 1.1 课题研究的背景和意义19-20
• 1.2 永磁同步电机的发展应用20-23
• 1.3 永磁同步电机控制的研究现状23-25
• 1.4 永磁同步电机速度及转子位置检测研究现状25-28
• 1.5 本文的主要内容28-30
• 2 自测速永磁同步电机的结构设计与测速原理30-40
• 2.1 永磁同步电机结构30-35
• 2.2 自测速永磁同步电机结构设计35-37
• 2.3 测速原理37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 3 自测速永磁同步电机的电磁设计40-57
• 3.1 基本的设计思路和方法40-44
• 3.2 自测速永磁同步电机的电磁设计步骤44-50
• 3.3 自测速永磁同步电机的RMxprt电磁计算50-52
• 3.4 自测速永磁同步电机的性能分析52-56
• 3.5 本章小结56-57
• 4 自测速永磁同步电机的有限元分析57-74
• 4.1 有限元分析方法57-58
• 4.2 电磁场基本方程58-60
• 4.3 自测速永磁同步电机的稳态特性分析60-69
• 4.4 自测速永磁同步电机的动态特性分析69-72
• 4.5 本章小结72-74
• 5 基于单相信号注入的永磁电机转子初始位置检测方法研究74-89
• 5.1 基于单相信号注入的转子初始位置检测原理分析74-79
• 5.2 基于单相信号注入的转子初始位置检测的有限元分析79-83
• 5.3 基于单相信号注入的转子位置检测方法实验验证83-87
• 5.4 本章小结87-89
• 6 总结与展望89-91
• 6.1 全文内容总结89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-96
• 作者简历96-98
• 学位论文数据集98

【参考文献】

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本文编号：874308