永磁交流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的建模

1、永磁同步交流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)電耦合模型主要內(nèi)容n一、他勵電動機(jī)定義n二、永磁同步交流電動機(jī)的介紹n三、機(jī)電耦合系統(tǒng)介紹n四、永磁交流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)電耦合模型一、他勵電動機(jī)的定義 勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關(guān)系，而由其他電源對勵磁繞組供電的電機(jī)稱為他勵電機(jī)。二、永磁交流電動機(jī)的介紹二、永磁交流電動機(jī)的介紹二、永磁交流電動機(jī)的介紹 永磁同步電動機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，其結(jié)構(gòu)上圖所示。永磁同步電動機(jī)的定子指電動機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下靜止不動的部分，與異步電動機(jī)定子結(jié)構(gòu)相似，主要是硅鋼片、三相對稱的繞組、固定鐵心的機(jī)殼及端蓋部分組成，且電樞繞組常以 Y 型聯(lián)結(jié)。在結(jié)構(gòu)上，定子鐵心直接裸露于外界空間

2、，因此散熱情況良好，也使電動機(jī)易于實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化。三、機(jī)電耦合系統(tǒng)介紹 機(jī)電耦合現(xiàn)象普遍存在于各類機(jī)電系統(tǒng)中，任何機(jī)電耦合系統(tǒng)都是由機(jī)械系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)和聯(lián)系二者的耦合電磁場組成。機(jī)電耦合系統(tǒng)是機(jī)械過程與電磁過程相互作用、相互聯(lián)系的系統(tǒng)，它的主要特征是機(jī)械能與電磁能的轉(zhuǎn)換。 研究機(jī)電耦合系統(tǒng)的動力學(xué)問題的基本理論：拉格朗日分析動力學(xué)和麥克斯韋的電磁場理論。四、永磁交流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)電耦合模型 機(jī)電耦合系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是通過電磁耦合場將相關(guān)的電端口和機(jī)械端口聯(lián)系起來并實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的交換的系統(tǒng)。 工作原理簡圖如下所示。數(shù)學(xué)建模n1、確定系統(tǒng)廣義坐標(biāo)。系統(tǒng)共有 5 個廣義坐標(biāo)，其中4個屬于電磁系統(tǒng)(

3、k= 1，2，3，4)，1個屬于機(jī)械系統(tǒng)(j= 1)。表如下所示數(shù)學(xué)建模n2、列寫系統(tǒng)的能量關(guān)系系統(tǒng)動能 式中J1為永磁同步伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量， Je為精密減速器相對于輸入軸的等效轉(zhuǎn)動慣量。數(shù)學(xué)建模對于永磁電機(jī)來說，電機(jī)的磁能包括三個部分，即mm1m2m21W = W + W + W2221111222mu uv vw wu vv wu wWL iL iL iMi iMi iMi iWm1為定子電流產(chǎn)生的磁能:式中L和M為定子三相繞組的自感和互感， iu、 iv、 iw 為各項(xiàng)繞組兩端的電流； 數(shù)學(xué)建模 Wm2為轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁能。 對于60相帶分布繞組，由于每極每相槽數(shù)q較大(一般為 2 以上)，可認(rèn)為氣隙磁能 Wm2不隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動變化，即Wm2 = C(C 為常數(shù))。 Wm21為轉(zhuǎn)子在定子中產(chǎn)生磁鏈與定子電流作用產(chǎn)生的磁能，即數(shù)學(xué)建模 上式中 為永磁體產(chǎn)生的磁鏈， 為轉(zhuǎn)子位置角。f系統(tǒng)勢能為0。系統(tǒng)拉格朗日函數(shù)數(shù)學(xué)建模n3、系統(tǒng)耗散函數(shù)電磁系統(tǒng)耗散函數(shù)機(jī)械系統(tǒng)耗散函數(shù)系統(tǒng)耗散函數(shù):數(shù)學(xué)建模 式中Ru，Rv和Rw為電動機(jī)三相電阻； B1為電動機(jī)的黏滯阻尼系數(shù)；Be為精密減速器的等效黏滯阻尼系數(shù)。 4、系統(tǒng)的拉格朗日-