电动汽车驱动用内置式永磁同步电机直交轴电感参数计算与实验研究
1引言
电动汽车以电能为动力能源，具有零排放、低噪声和节能等优点，目前受到世界各国的青睐。内置式永磁同步电机(IPMSM)以其高效率、高功率密度、高转矩电流比以及更宽的调速区间等优点在电动汽车驱动电机方面获得了广泛的应用[1,2l。
为了获得较高的功率密度，电动汽车驱动用IPMSM磁路一般设计得比较饱和，使得IPMSM是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统。而由于IPMSM转子永磁体的单轴性和凸极效应，使其ABC轴系下的电机数学模型非常复杂，为了简化电机数学模型，提高电动汽车电驱动控制系统的控制精度，基于d-q轴系下的直、交轴电感参数三d、￡。的精确计算显得非常重要【3’6】。
采用有限元法对永磁同步电机参数进行准确计算已被广泛应用[7-101。文献【1l】对电动汽车用双三相永磁同步电机饱和电感特性进行了深入分析，但研究对象是表面式永磁同步电机；文献[12]对考虑交叉饱和影响的永磁同步电机稳态电感参数进行了有限元分析，可文献中负载饱和磁场的有限元分析是针对异步自起动永磁同步电机完成的；文献[13】采用改进的矢量图法对异步自起动永磁同步电机的稳态电感参数进行了有限元计算。由于异步自起动永磁同步电机转子结构上有笼型条，可以直接采用有限元对电机带额定负载起动进行计算，即电机可以从零转速直接自起动进入稳态同步运行状态。
而电动汽车驱动用内置式永磁同步电机转子上无自起动笼型条，有限元带载起动计算困难，本文通过确定带额定负载起动时转子初始位置，实现了30kW样机有限元带额定负载起动以及负载饱和磁场计算，为样机负载工作点电感参数准确求解提供计算基础。在内置式永磁同步电机电感计算理论的基础上，分别采用忽略交叉饱和影响的有限元法以及冻结磁导率法计算了样机电感参数。并对30kW样机电感参数采用静态交流实验法进行了实验测量。通过对样机实测结果与两种不同有限元计算结果对比表明：忽略交叉饱和影响有限元法可以准确计算样机的静态不饱和电感参数，但负载时样机磁路交叉饱和效应严重，此时采用考虑交叉饱和影响的冻结磁导率法计算样机电感参数更为准确。