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
将式(2)、式(3)代入式(4),计算出内置式永磁同步电机在dq轴系的电感方程为
3直交轴电感参数的有限元计算方法(5)有限元数值计算方法不仅考虑了非线性、饱和等因素,而且能够方便地计算出电机内磁场的分布,计算精度高,因此被广泛地应用于永磁同步电机直、交轴电感参数计算中[4-6]。采用3D有限元计算永磁同步电机直、交轴电感参数时,虽然考虑了电机的端部电感,但在求解3D有限元模型时,不仅对计算机硬件配置要求高,而且计算量非常大,需要耗费大量时间[121。因此通常采用2D有限元模型对电机的直、交轴电感参数进行计算。对2D有限元模型所忽略的端部电感采用磁路解析法进行计算,以保证永磁同步电机直、交轴电感参数的计算精度【13|。
3.1忽略交叉饱和影响的直交轴电感有限元计算根据派克变换方程可知,当永磁同步电机的A相绕组轴线与轴重合时,根据磁链法,电机直轴电枢反应电感三。d可通过式(6)进行计算
当永磁同步电机的A相绕组轴线与q重合时,根据磁链法,电机交轴电枢反应电感L。。可通过式(7)进行计算
再利用解析法计算出被忽略的端部电感上。,,则内置式永磁同步电机忽略交叉饱和影响的直轴同步电感参数£d=£。。+£。d,以及交轴同步电感参数‘屯。。也。。。但上述计算过程是基于静态2D有限元法对永磁同步电机直、交轴电感参数进行计算,因此,采用该方法计算得到电感参数无法真实反映出在不同负载工况下直、交轴电感参数受交叉饱和的影响所发生的变化。
3.2冻结磁导率法的直交轴电感有限元计算
冻结磁导率法(FPM)U0]是对电机负载饱和磁场进行有限元计算后,将每个单元的磁导率进行保存,再分别对永磁体单独激励以及定子电流单独激励分别进行线性有限元计算。采用该方法可将不同负载工况下电机的总磁链线性分解为永磁体磁链与定子磁链两部分,从而提高了在不同负载工况下考虑交叉饱和影响的直、交轴电感参数的计算精度㈣。