1、 一、外文资料译文： 正弦正弦PWM PWM 电压源逆变器供电的电压源逆变器供电的 永磁直线同步电机低速负载性能永磁直线同步电机低速负载性能 司纪凯 陈 昊 汪旭东 袁世鹰 上官璇鹰 摘 要 对于开环低速区由正弦PWM电压源逆变器供电的永磁直线同步电机（PMLSM）而言，与工作在高速情 况的PMLSM 负载性能不同，本文采用场路耦合时步有限元的方法研究PMLSM驱动水平运输系统的两种负 载工况：轻载与重载。结果显示，PMLSM 工作在重载情况下的负载性能较轻载优，且电机的工作电流随 着负载的增大而减小。仿真与实验结果验证了该方法的有效性及正确性。 关键词：永磁直线同步电机，负载性能，正弦 PW
2、M，电压源逆变器，时步有限元法，场路耦合 1 引言 永磁直线同步电机（PMLSM）已广泛应用于多种领域，因为该电机具有高效性、高精度的控制性等 特点,从自动化的运输操作系统到复杂精细的军事设备都会运用到它。 然而，对于在较低速情况下的PMLSM的负载性能的研究是非常必要的，并且同步旋转电机和PMLSM 在高速情况下也有很多不同的特征。PMLSM在低速情况下因为有多而有效的气压和低频率，电机具有抗 电感能力强的基本特性。很多PMLSM具有这些特性，因为适用于PMLSM的转速和频率是有限的。通过文献 【5】可以得出，适用于PMLSM的规格是一样的。电机的运转频率是6HZ，磁极距必须是30毫米。时步
3、有 限元分析法的研究为正弦PWM电压源逆变器供电的电机驱动作了依据， 并且由于PWM电压源逆变器， 人们 对于时间步长的价值观也改变了。在文献【6】中，作者在边缘效应的基础上描述了激励永磁同步电机 的部分动态性能。对于PMLSM驱动的启动和控制的相关方面已经有所研究。电机规格也是一样的。电阻 是7.6，电感是17.6mH，最大转速是2m/s。根据文献【7】显示可知，模拟电压是7V，频率是3Hz，负 载驱动力是20N。 电压源逆变器供电的PMLSM的动态特性的滞后性， 是考虑了在合成铝板和固体回收铁中 的涡电流，并通过分析时步有限元法和无线网络技术得出的。在文献【3】中，适于PMLSM的规格如下
4、。 电阻是5.2，电感是2.8mH，电机驱动的转速是0.9m/s。文献【8】已经呈现出PMLSM基于正弦交流电流 源，如大电感和电阻率，的稳态性能。但是，对于在低频率下的有大的电阻率和电感、半导体的SPWM 逆变器操作，动态性能指标的研究在上述文献中比较缺乏。因此，研究电机在不同负载下的动态性能是 极其重要的。 最近，通过精确的磁场分析，已经研究提出了电机的动态性能。其中的一种数学方法是基于有限元 法的方法，它被越来越多的应用于精确探讨不对称磁场的动态性能。至于PMLSM，它有三相不平衡绕组、 开放磁路、电阻率、电感系数、相位、谐波和电机电流。采用解析法和传统的有限元法客观地研究一个 或两个极
5、点的周期边界条件，是很困难的，另外考虑到连接外部SPWM变频器和磁场的问题，因此，本文 就采用有限元分析法研究电机在不同负载的情况下，其暂态过程的性能，如：推力、移动速度和绕组电 流。由于PMLSM靠SPWM电压源逆变器供电，电机的电流是不知道的，并且电机的电压还包括许多谐波分 量， 这就使有限元分析法不是很理想了。 因此采用研究负荷性能时步有限元法和场耦合法就可以很好的 研究该系统。 这篇文章提出了使用时步有限元法和场耦合法研究电机在不同负荷情况下的性能。 以下将会系统的 讲解，在第二部分中，将对永磁交流同步直线电机进行描述。有限元模型在第三节中讲解。在论文第四 部分将会研究PMLSM在不同
6、负载下的性能并进行仿真和总结。在第五和第六部分，就总结实验结果并总 结结论。 2 物理分析模型 这个模型主要是由三相绕组和核心扩展插槽组成， 其次是由永久性磁铁和在铁轭表面上分离出 来的磁性组成。PMLSM的规格如下表1所示。其中含永磁磁铁磁化的漏磁量等。PMLSM的性能规格 就在下面的表格中。 PMLSM 规格表 型材 项目 材料和单位 相位 3 匝数 90 主要 电枢材料 铁 磁极距 39mm 槽距 13mm 主存材料 永久性磁铁 宽度 27mm 其次 高度 7mm 长度 120mm 镶嵌 表面型 空隙 5mm 图1 物理模型的方法建立的永磁直线型同步电机 主要部分 2齿轮 3开槽 4绝缘磁铁材料 5永磁铁 6铁轭 3 PMLSM励磁电路的数学模型 把SPWM电压
