纹波转矩 - 帅气一匹马

nzmx123 2021-12-20 原文


纹波转矩

纹波转矩:负载时定子磁动势与转子电磁特性( 包括转子永磁体 磁场以及转子磁阻的变化) 相互作用产生的转矩。说白了也就是定子磁场谐波和转子磁场谐波互相作用产生的转矩。在正弦波电机中主要是由转子磁势分布偏离理想波形造成的。在方波电机中,除上述原因外,更主要是由于控制器设计和电机内存在的电感使得定子电流换向不能在瞬间完成而造成的换向转矩。 

 负载时定子磁动势与转子电磁特性:一般计算电磁转矩 T=EI/Ω。E由永磁体产生,I是通入三相的电流。如果永磁体产生磁密非正弦会导致E含有谐波,而电流通入非正弦&三相绕组会导致定子磁密含有谐波(T=EI/Ω中并未考虑磁动势方波的正弦化,也就是未考虑空间谐波,其实空间谐波就是绕组产生的,也就是说EI算法并未考虑永磁电机的绕组对转矩的影响。)

为产生恒定转矩, PMSM 的感应电动势和电流应 为正弦波。但在实际电动机中 ,永磁转子的励磁磁场 或定子绕组的空间分布都不是理想的正弦波, 此外给 定子供电的变频装置 ,虽已采用了快速电流跟踪控制 技术,尽可能跟踪正弦波, 但定子电流还不免含有高 次谐波 。因感应电势和定子电流波形畸变所产生的 谐波转矩称为纹波转矩


  注:从(1)(2)到(3)用了积化和差公式。



 

上述两种方式其实都没有考虑完全,第一种只考虑了定子电流谐波,也就是只考虑了定子时间谐波未考虑空间谐波

而第二种,只考虑了定子空间谐波,并未考虑电流的非正弦即定子时间谐波。

而且,第二种方法中,公式(5),纹波转矩大小虽然和(6m+1)成正比,但是随着谐波次数的增加,Bs 和 Br 也是减小的,所以不能得出:谐波次数越高纹波转矩越大。


 

所以说,没毛病,一个专注于时间谐波,一个专注于空间谐波,两者结合就是最终的答案了!

最近纠结太多纹波转矩了。。。

 最后再贴一个博士论文:

因为永磁同步电机转子不会产生时间谐波的磁动势,所以F1 转子;Fi 定子。上述考虑的就是第一种情况,定子电流谐波造成的脉动转矩。这与之前分析结论一致。

即:只考虑定子空间谐波:产生纹波转矩的必然是谐波次数相同的

  只考虑定子时间谐波:任何的谐波都能与转子磁势配合产生转矩,次数一致的产生恒定转矩,次数不一致的产生cos(i*wt)形式的变化转矩


 参考:

  低速永磁同步电动机的设计研究     肖航;

  抑制内置式永磁同步电机纹波转矩的实用设计方法   王艾萌;

  多相永磁同步电动机调速系统控制方法的研究  欧阳红林;

  

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2018-06-11 15:15 
帅气一匹马 
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