【摘要】：高壓異步感應(yīng)電機具有可自行起動的能力,但效率和功率因數(shù)較低,隨負載率變化經(jīng)濟運行范圍窄;永磁同步電機在寬的負載率下具有較高的效率和功率因數(shù),可在同步速運行,而且功率密度大,但其起動及穩(wěn)態(tài)運行過程中都需要變頻器控制。高壓自起動永磁同步電動機(HV-LS-PMSM)結(jié)合了高壓異步電機和永磁同步電機的優(yōu)點,成為當前節(jié)能減排大環(huán)境下的佼佼者。針對HV-LS-PMSM的結(jié)構(gòu)、特性、參數(shù)以及設(shè)計上的問題進行研究和分析,為實現(xiàn)HV-LS-PMSM對高壓異步電動機的替代提供設(shè)計基礎(chǔ)。對HV-LS-PMSM的特性及影響因素進行了分析。在分析了起動過程的發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)態(tài)過程的最大電磁轉(zhuǎn)矩基礎(chǔ)上,得到電機的空載反電勢、凸極率是其主要影響因素,并給出了綜合起動和穩(wěn)態(tài)性能的設(shè)計指標。利用Taguchi正交方法研究了轉(zhuǎn)子槽參數(shù)對起動性能的影響規(guī)律,分析轉(zhuǎn)子槽參數(shù)對起動性能的影響比重,可以指導和優(yōu)化HV-LS-PMSM的設(shè)計。分析了定子沖片和定子繞組、氣隙、轉(zhuǎn)子沖片和轉(zhuǎn)子磁路選取原則,給出了不同永磁體和轉(zhuǎn)子槽的相對位置下極間漏磁系數(shù)的變化規(guī)律和數(shù)值。利用場路結(jié)合的方法,計算了電機參數(shù)、工作特性和起動性能,完成了6kV和10K HV-LS-PMSM的系列電磁方案,就典型規(guī)格給出設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)圖。基于有限元分析了HV-LS-PMSM的穩(wěn)態(tài)性能和起動性能,驗證了電機在1.5、2.0、2.5、3.0倍于額定轉(zhuǎn)矩負載下具有較好的穩(wěn)定性能,在額定電壓、低于額定電壓7%或是高于額定電壓10%時電機良好的起動性能;設(shè)計了電機定子繞組的絕緣結(jié)構(gòu),對定子繞組及絕緣結(jié)構(gòu)進行了電場分析,包括槽部電場、角部電場以及端部電場,確認了電機絕緣結(jié)構(gòu)的安全性。在設(shè)計和分析的基礎(chǔ)上制造了樣機并搭建實驗臺進行實驗,并實現(xiàn)了電機的現(xiàn)場應(yīng)用,結(jié)果表明電機具有很好的工作特性。
[Abstract]:High-voltage asynchronous induction motor has the ability of self-starting, but its efficiency and power factor are low, and its economic operating range is narrow with the load rate change; permanent magnet synchronous motor has high efficiency and power factor at a wide load rate, can operate at synchronous speed and high power density, but its starting and steady-state operation process requires frequency conversion. High-voltage self-starting permanent magnet synchronous motor (HV-LS-PMSM) combines the advantages of high-voltage asynchronous motor and permanent magnet synchronous motor, and becomes a leader in the current energy-saving and emission-reducing environment. The structure, characteristics, parameters and design problems of HV-LS-PMSM are studied and analyzed to realize the replacement of HV-LS-PMSM for high-voltage asynchronous motor. The characteristics and influencing factors of HV-LS-PMSM are analyzed. On the basis of analyzing the generation braking torque and the maximum electromagnetic torque in the steady-state process, the no-load back EMF of the motor is obtained. Salient ratio is the main influencing factor, and the design index of comprehensive starting and steady-state performance is given. The influence of rotor slot parameters on starting performance is studied by orthogonal method, and the proportion of rotor slot parameters on starting performance is analyzed, which can guide and optimize the design of HV-LS-PMSM. The selection principles of stator punch and stator winding, air gap, rotor punch and rotor magnetic circuit are analyzed, and the relative positions of different permanent magnets and rotor slots are given. Variation law and numerical value of magnetic flux leakage coefficient between poles.Using the method of combining field with circuit,the parameters,working characteristics and starting performance of the motor are calculated.A series of electromagnetic schemes of 6kV and 10KHV-LS-PMSM are completed.The design parameters and structure diagrams are given for typical specifications.The steady-state performance and starting performance of HV-LS-PMSM are analyzed based on finite element method,and the motor is verified. It has good stability under 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 times rated torque load, and good starting performance at rated voltage, 7% below rated voltage or 10% above rated voltage. The insulation structure of stator winding is designed, and the electric field of stator winding and insulation structure is analyzed, including slot electric field, corner electric field and so on. The electric field at the end confirms the safety of the insulation structure of the motor. Based on the design and analysis, a prototype is manufactured and a test bench is set up for experiment. The field application of the motor is realized. The results show that the motor has good working characteristics.
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM341

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張波,李忠,毛宗源,龐敏熙;一類永磁同步電動機混沌模型與霍夫分叉[J];中國電機工程學報;2001年09期

2 江慧;永磁同步電動機[J];變流技術(shù)與電力牽引;2001年06期

3 張卓,李忠;永磁同步電動機混沌系統(tǒng)的反控制[J];暨南大學學報(自然科學與醫(yī)學版);2001年03期

4 張卓,李忠,任平;永磁同步電動機中的混沌現(xiàn)象[J];模糊系統(tǒng)與數(shù)學;2001年02期

5 熊浩,李新華,周克定;單相永磁同步電動機的建模與仿真[J];微特電機;2002年02期

6 熊浩,李新華;單相永磁同步電動機的變頻調(diào)速研究[J];微特電機;2002年04期

7 陳宇華,楊憲忠;日本永磁同步電動機的最新動態(tài)[J];防爆電機;2002年03期

8 張波,李忠,毛宗源;永磁同步電動機的混沌特性及其反混沌控制[J];控制理論與應(yīng)用;2002年04期

9 王步來,顧偉;內(nèi)置式永磁同步電動機經(jīng)驗設(shè)計[J];微電機(伺服技術(shù));2005年05期

10 張金柱;;永磁同步電動機在混合動力汽車上的應(yīng)用[J];輕型汽車技術(shù);2005年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 吳茂剛;趙榮祥;;新型混合式高精度永磁同步電動機速度調(diào)節(jié)方法[A];2009中國控制與決策會議論文集（1）[C];2009年

2 鐘技;周揚忠;陳道煉;;永磁同步電動機直接轉(zhuǎn)矩全數(shù)字控制硬件系統(tǒng)設(shè)計研究[A];2008中國電工技術(shù)學會電力電子學會第十一屆學術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

3 武玉強;馬新;宗廣燈;;永磁同步電動機系統(tǒng)的有限時間跟蹤控制[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

4 馬亞青;侯雪川;鄒艷;田德文;姜茹;;車輛電驅(qū)動系統(tǒng)中永磁同步電動機控制特性分析[A];全國冶金自動化信息網(wǎng)2013年會論文集[C];2013年

5 楊霞;楊波;杜繼光;;永磁同步電動機矢量控制系統(tǒng)設(shè)計[A];第十三屆中國小電機技術(shù)研討會論文集[C];2008年

6 陸克山;于松義;;淺析稀土永磁同步電動機在機械采油系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];2010江蘇省“能源計量與節(jié)能減排”論壇論文集[C];2010年

7 曹志彤;璩立強;;模型參考自適應(yīng)控制永磁同步電動機系統(tǒng)的模擬研究[A];1991年控制理論及其應(yīng)用年會論文集（下）[C];1991年

8 仇志堅;鄧智泉;王曉琳;;基于電壓-電流模型的無軸承永磁同步電動機懸浮子系統(tǒng)獨立控制研究[A];中國力學學會學術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

9 肖紅軍;李先祥;黃道平;;永磁同步電動機的三電平直接轉(zhuǎn)矩控制[A];全國冶金企業(yè)計控網(wǎng)絡(luò)化研討會論文集[C];2003年

10 劉新華;江建中;柏成立;龔宇;;基于場路耦合的異步起動永磁同步電動機計算方法[A];第十屆中國小電機技術(shù)研討會論文集[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前7條

1 駐太倉首席記者 徐允上;太倉誕生首臺永磁同步電動機[N];蘇州日報;2009年

2 記者 王蕾;高效高壓永磁同步電動機在我省研制成功[N];山西經(jīng)濟日報;2012年

3 劉文碩;高效永磁同步電機降低設(shè)備電力損耗[N];中國紡織報;2007年

4 劉文碩;永磁同步電機助推紡織機節(jié)能[N];中國工業(yè)報;2007年

5 陳嶸;永磁同步電動機在化纖紡絲機變頻調(diào)速中的應(yīng)用[N];中國紡織報;2009年

6 劉紅旗;小功率電機在家用電器中的應(yīng)用[N];中國工業(yè)報;2005年

7 蔣振宇;中鋼天源新技術(shù)被列入國家技術(shù)創(chuàng)新工程試點省項目[N];中國冶金報;2010年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 JON RYONG HO;無傳感器永磁同步電動機伺服系統(tǒng)的智能自適應(yīng)魯棒控制研究[D];東北大學;2015年

2 唐旭;異步起動永磁同步電動機若干難點問題的研究[D];山東大學;2016年

3 邢巖;永磁同步電動機高性能轉(zhuǎn)矩控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東北大學;2014年

4 曹先慶;混合動力電動汽車用永磁同步電動機驅(qū)動系統(tǒng)的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2008年

5 宋志環(huán);永磁同步電動機電磁振動噪聲源識別技術(shù)的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2010年

6 韋篤取;永磁同步電動機控制系統(tǒng)混沌行為分析及抑制和鎮(zhèn)定[D];華南理工大學;2011年

7 王麗梅;基于高頻信號注入的永磁同步電動機無位置傳感器控制[D];沈陽工業(yè)大學;2005年

8 于慎波;永磁同步電動機振動與噪聲特性研究[D];沈陽工業(yè)大學;2006年

9 趙清;中型高效永磁同步電動機設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學;2006年

10 郭振宏;主軸永磁同步電動機及其傳動系統(tǒng)設(shè)計研究[D];沈陽工業(yè)大學;1999年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 李波;高動態(tài)性能永磁同步電動機的設(shè)計研究[D];湖南大學;2010年

2 丁亞明;盤式無鐵心永磁同步電動機控制性能分析和控制方法研究[D];天津大學;2005年

3 郭超;基于平面倒立擺的雙永磁同步電動機協(xié)調(diào)控制的研究[D];杭州電子科技大學;2013年

4 馬箭;永磁同步電動機永磁磁鏈監(jiān)測研究[D];湖南工業(yè)大學;2015年

5 秦振華;雙三相永磁同步電動機故障性能分析[D];鄭州大學;2015年

6 石強;永磁同步電動機無位置傳感器控制技術(shù)研究[D];山東大學;2015年

7 楊智;船用高速永磁同步電動機的設(shè)計研究[D];中國艦船研究院;2015年

8 黃立軍;基于DSP電機勵磁的矢量控制系統(tǒng)設(shè)計與驗證[D];大連理工大學;2015年

9 尹青華;永磁同步電動機電磁—機械應(yīng)力耦合場的研究[D];華北電力大學;2015年

10 周士超;基于DSP的CAN總線伺服控制器的研制[D];黑龍江大學;2015年

，

本文編號：2198003