永磁无刷电机的建模与仿真分析

核心提示：　　1无刷电机的建模12各变量的正方向与坐标原点为突出模型的原理，在分析的过程中，作以下基本的假设：三相绕组完全对称，可按集中绕组处理，极对数p=1电机磁场各向同性，可以不考虑磁场饱和；暂不考虑电枢反

　　1无刷电机的建模12各变量的正方向与坐标原点为突出模型的原理，在分析的过程中，作以下基本的假设：三相绕组完全对称，可按集中绕组处理，极对数p=1电机磁场各向同性，可以不考虑磁场饱和；暂不考虑电枢反应对气隙磁场的影响。

　　无刷电机的控制与电机的位置、各状态变量密切相关，为分析方便，规定状态变量的方向如下：a相电流由绕组ax的a端流出绕组为正电流（bc相类推）b绕组ax的a端导体所在位置为气隙圆周坐标原点（9p=0）；转子磁场的N极轴线与气隙圆周坐标原点重合时设定为转子的初始位置（9=0）；电机顺时针转动为正向转动。

　　在此规定条件下，电机绕组沿气隙圆周展开，各状态变量方向与转子位置如所示。

　　如所示，以9表示气隙圆周上某点的坐标位置，以9表示转子相对于原始位置的角位移，则转子在气隙圆周9处产生的磁感应强度Br（9p，0）=Bm/（0p―9），Bm是磁密的幅值；/（9一0）是转子磁密的分布函数，函数/的形式由电机的结构决定，在数值上只与定转子相对位置（9p―9）有关。同时由于电机结构的对称性，显然/是个偶函数。以极对数P=1，转子磁场按正弦分布的电机为例，有/（0p―0）=cos（0p―0）。令0p=0°，120°240°并根据函数/的奇偶性，可求得气隙圆周上a，b，c各处由转子产生的磁感应强度为：9：陶桂淑男博士|研究生e武汉i华中科技大学电气与电子工程学院（430°74）-http://www.cnki.net从而，a b，c处各导体受到的电磁作用力为：体的有效长度。ab，c端点的导体感生的电动势为：度。电机采用整距绕组时，流经同一绕组的另一根导体的电流方向与所在磁场方向同时改变极性，因此，绕组一匝线圈受到的总电磁转矩：Ta=绕组一匝线圈感生的总的反电动势为：因此根据转子磁场分布和电枢电流，以及绕组的有效匝数，就可以求得电磁转矩和反电动势。

　　转子磁场分布和绕组的匝数在设计电机时已经确定，电枢的电流则可以通过求解电机的电路方程获得。

　　1.3电机的电路方程a非换流状态的电路方程。根据某大型永磁无刷电机的触发逻辑，在非换流状态，电流同时流经电机的两个绕组，中线没有电流。非换流状态可以用以下方程组描述：阻和相间互感；Uk和U/是电机相绕组的电压；U是中线的电压；ek和e/是电机各相绕组的反电云力势。

　　b.换流状态的电路方程。电机在换流状态，只有一个绕组的状态发生变化，因此可以用以下方程描述：据触发逻辑自动切换。对于其他换流方式的无刷电机，采用与之对应的等效电路，即可实现相应的电机模型。

　　1.4电机的运动方程尼系数。

　　2无刷电机的电路模型与仿真分析根据以上分析，永磁无刷电机的电路模型由以下5部分构成，如所示……磁密分布函数，根据电机的位置计算气隙的磁密。b.反电动势计算环节，根据电机的位置与转速，计算反电动势。c.电路计算环节，根据等效电路计算各相绕组的电流。d.转矩计算环节，根据电流和磁密计算电磁转矩。e.运动方程，根据电磁转矩计算电机的速度和位置。

　　永磁无刷电机的电路模型根据。仿真结果还表明：该方法运算效率高，大大降低了仿真的复杂程度。本模型是从有中线的无刷电机推导而来的，也适用于不需要中线的无刷电机，还可以直接作为多相无刷电机的一个组成单元，因此具有更强的适用性。对多相多极的无刷电机建模有一定的意义。