新型變極起動永磁同步電動機研究

《新型變極起動永磁同步電動機研究》是依託山東大學，由王秀和擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型變極起動永磁同步電動機研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王秀和
• 依託單位：山東大學

中文摘要

鑒於異步起動永磁同步電動機起動方面的缺點，本項目提出一種新型變極起動永磁同步電動機，採用新型變極繞組，起動初期定子繞組少極數運行，在適當時機切換到多極數運行，大幅度削弱波動轉矩和發電制動轉矩，提高起動能力。提出一種切換方便、自身有轉速檢測能力、兼具良好起動能力和運行性能的新型變極繞組；建立計及繞組極數與永磁磁場極數不等影響的雙極數動態仿真模型，提出相應的電感參數計算方法，並進行動態行為的分析計算，據此研究極數組合等設計參數對起動能力的影響，給出相關參數的設計原則；導出繞組少極數狀態下各轉矩分量的計算方法；研究切換時電機的狀態量對衝擊轉矩、衝擊電流、永磁體退磁及牽入同步能力影響的規律，據此提出切換控制策略和檢測控制技術，構建滿足工程要求的切換控制裝置。本項目的完成，將顯著改善異步起動永磁同步電動機的起動能力，為新型變極起動永磁同步電動機的設計、製造和推廣奠定良好的理論基礎。

結題摘要

異步起動永磁同步電動機因受自身工作原理、現有結構和起動方式的影響，在起動過程中會存在較大的發電制動轉矩和脈動轉矩，導致起動能力差。為解決該問題，本項目研究了一種新型變極起動永磁同步電動機，主要研究工作如下：(1) 新型變極起動永磁同步電動機的結構、工作原理及電磁特性分析。定子上採用所需開關少、切換方便、自身具有轉速檢測能力、兼具良好起動能力和運行性能的變極繞組，可實現少極數繞組起動、多極數繞組運行，顯著提高電機起動能力；推導出定轉子極數不同時空載感應電動勢的解析表達式；分析了不同轉/定子極數比時起動過程中的各轉矩分量及產生機理，提出了變極起動過程中轉矩計算方法。(2) 針對小功率系列異步起動永磁同步電動機，提出了不同電機極數與定子槽數配合時的變極起動方案。研究了變極起動方案中少極數繞組極數的選擇；結合不同極數下取不同定子槽數時各變極繞組的設計過程，推導出可行的極槽配合原則。(3) 新型6/8變極起動永磁同步電動機的研究。設計了一台380V、30kW、6/8變極起動永磁同步電動機，對其展開深入研究，主要包括：電樞磁場、空載反電勢、堵轉轉矩和電流、發電制動轉矩、脈動轉矩、額定負載下的起動過程、可起動的最大負載轉矩和最小起動電壓、電機參數和轉矩計算、通過適當減小轉子電阻以同時提高牽入同步能力、穩態性能分析。(4) 變極起動永磁同步電動機繞組切換過程及控制策略的研究。建立雙極數動態仿真模型，研究了不同狀態下繞組切換時的轉速、轉矩、電流以及永磁體退磁情況，以確定對電網、電機和負載衝擊小、有利於電機起動和牽入同步的繞組切換控制策略。(5) 樣機試驗。基於電磁設計方案，製造了一台380V、30kW的6/8變極起動永磁同步電動機進行試驗，驗證分析、計算的正確性以及該6/8變極起動永磁同步電動機的可行性和優越性。本項目的完成，將大幅度改善異步起動永磁同步電動機的起動性能，為變極起動永磁同步電動機的設計、製造和推廣奠定良好的理論和技術基礎。