基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机-电工技术学报.PDF

20 14 年 3 月 电 工 技 术 学 报 Vol.29 No. 3 第29 卷第3 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Mar . 2014 基于电枢反应补偿原理的新型永磁同步电机 李蕴红 柴建云 牟树君 孙旭东 （清华大学电机系电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室 北京 100084） 摘要 在永磁同步电机调速系统中，电机中电枢反应将引起铁心磁饱和，并进而导致电机的 输出转矩随转矩电流增长明显钝化。分析表明造成该现象的主要原因是永磁电机的磁动势平衡机 制存在缺陷。本文提出在永磁同步电机转子上增设一套电流可控的交轴励磁绕组，用以补偿电枢 反应磁动势的作用，保证负载变化时电机气隙磁场基本维持恒定。这种基于电枢反应补偿原理的 新型永磁同步电机突破了磁饱和对电磁转矩的限制，为提高永磁同步电机转矩密度开辟了新途径。 文中给出了一台新型电机样机的设计方案。通过有限元仿真，验证了通过补偿电枢反应磁动势提 高电机转矩密度的有效性，并分析了该电机带不同负载运行时的转矩、效率特性及其与传统电机 的区别。 关键词：永磁同步电动机 磁饱和 电枢反应补偿 高转矩密度 中图分类号：TM351 A Novel Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Armature Reaction Compensation Li Yunhong Chai Jianyun Mu Shujun Sun Xudong （State Key Laboratory of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipments Tsinghua University Beijing 100084 China ） Abstract In permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive systems, the armature reaction plays an important role in the core magnetic saturation, that reduces the growth in the output torque as the torque current increase. It is revealed that the phenomenon stems from lack of a balance mechanism of the magnetic motive force in the air gap of PMSM. This paper propose s a novel PMSM with a quadrature axis field winding in its rotor. The field current is regulated to compensate armature reaction completely and therefore the air gap flux density can be maintained almost constan t when the load changes. This PMSM based on armature reaction compensation removes the constraint of magnetic saturation on torque increasing, providing a new way to raise the torque