基于时步有限元的永磁同步电机稳态参数改进计算方法

李和明 张 健 刘明基 罗应立

（华北电力大学电气与电子工程学院 北京 102206）

1 引言

准确得到永磁电机的直交轴稳态参数对于电机的驱动控制、性能计算都非常有必要[1-3]。对于中型以上的电励磁同步电机，使用磁路分析的方法计算直交轴稳态参数已经有足够的精度[4,5]，但对于结构较为复杂的永磁电机，特别是转子带有起动笼型导条的自起动永磁同步电机磁路耦合非常紧密，使用磁路分析的方法已经不能满足精度要求。永磁同步电机中永磁体的大小及排列方式多种多样，当永磁体的布局及隔磁桥、主气隙及第二气隙大小改变时，以及由均匀气隙改为非均匀气隙时，都会严重影响主磁路磁导引起局部饱和现象，使得由磁路分析方法得到的结果存在不可接受的误差。

近年来数值解法尤其是有限元方法发展迅速，使用有限元方法可以方便地计算得到电机内的磁场分布，因此有限元方法在计算结构复杂的永磁电机稳态参数中已经被广泛地应用。文献[6]介绍了从能量角度使用有限元计算电感（X=ωL）的两种方法：一是计算某个电流激励下的磁链，除以电流可以得到电感；二是根据该电流激励下的磁场储能W，由W=I2L/2计算得到电感。这两种方法计算简单、方便实施，可以单独计算直轴电抗或交轴电抗，但对于直、交轴磁路结构不同且存在着交叉饱和的永磁同步电机来说不太适用，而且磁路饱和程度又严重影响电抗参数，进而影响使用动态方程仿真电机动态特性的精度[7]。……