紋波轉矩


紋波轉矩:負載時定子磁動勢與轉子電磁特性( 包括轉子永磁體 磁場以及轉子磁阻的變化) 相互作用產生的轉矩。說白了也就是定子磁場諧波和轉子磁場諧波互相作用產生的轉矩。在正弦波電機中主要是由轉子磁勢分布偏離理想波形造成的。在方波電機中,除上述原因外,更主要是由於控制器設計和電機內存在的電感使得定子電流換向不能在瞬間完成而造成的換向轉矩。 

 負載時定子磁動勢與轉子電磁特性:一般計算電磁轉矩 T=EI/Ω。E由永磁體產生,I是通入三相的電流。如果永磁體產生磁密非正弦會導致E含有諧波,而電流通入非正弦&三相繞組會導致定子磁密含有諧波(T=EI/Ω中並未考慮磁動勢方波的正弦化,也就是未考慮空間諧波,其實空間諧波就是繞組產生的,也就是說EI算法並未考慮永磁電機的繞組對轉矩的影響。)

為產生恆定轉矩, PMSM 的感應電動勢和電流應 為正弦波。但在實際電動機中 ,永磁轉子的勵磁磁場 或定子繞組的空間分布都不是理想的正弦波, 此外給 定子供電的變頻裝置 ,雖已采用了快速電流跟蹤控制 技術,盡可能跟蹤正弦波, 但定子電流還不免含有高 次諧波 。因感應電勢和定子電流波形畸變所產生的 諧波轉矩稱為紋波轉矩


  注:從(1)(2)到(3)用了積化和差公式。



 

上述兩種方式其實都沒有考慮完全,第一種只考慮了定子電流諧波,也就是只考慮了定子時間諧波未考慮空間諧波

而第二種,只考慮了定子空間諧波,並未考慮電流的非正弦即定子時間諧波。

而且,第二種方法中,公式(5),紋波轉矩大小雖然和(6m+1)成正比,但是隨着諧波次數的增加,Bs 和 Br 也是減小的,所以不能得出:諧波次數越高紋波轉矩越大。


 

所以說,沒毛病,一個專注於時間諧波,一個專注於空間諧波,兩者結合就是最終的答案了!

最近糾結太多紋波轉矩了。。。

 最后再貼一個博士論文:

因為永磁同步電機轉子不會產生時間諧波的磁動勢,所以F1 轉子;Fi 定子。上述考慮的就是第一種情況,定子電流諧波造成的脈動轉矩。這與之前分析結論一致。

即:只考慮定子空間諧波:產生紋波轉矩的必然是諧波次數相同的

  只考慮定子時間諧波:任何的諧波都能與轉子磁勢配合產生轉矩,次數一致的產生恆定轉矩,次數不一致的產生cos(i*wt)形式的變化轉矩


 參考:

  低速永磁同步電動機的設計研究     肖航;

  抑制內置式永磁同步電機紋波轉矩的實用設計方法   王艾萌;

  多相永磁同步電動機調速系統控制方法的研究  歐陽紅林;

  


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