高效永磁同步驱动系统在太阳能动力飞机中的应用

王 真，戴 亮，王思远，于 淼，张东宁

(中国电子科技集团公司第二十一研究所，上海200233)

0 引 言

临近空间太阳能动力飞机的目标要求实现升限28 000 m，续航时间3 个月以上。其环境指标主要有:环境温度范围一般为－70 ～+55℃;气压约为1.59 ～100 kPa，风速范围为0 ～30 m。

由于临近空间，太阳能动力飞机采用太阳电池及蓄电池供电，需要电机装置实现较高的驱动效率以使电池的使用量降到最低，从而减轻系统重量;为增加太阳能飞机的有效载荷，还需要尽量减小电机装置的重量;电机装置的高效率化也能降低电机装置的发热，提高电机的使用寿命，使电机安全可靠运行。因此本文针对电机装置的轻量化技术和高效率、高可靠技术进行研究。首先结合使用环境条件要求，通过分析各类电机的特性及各种结构的优缺点，采用有限元分析软件对电动机本体进行了满足高效电磁优化设计，设计出具有效率高、重量轻、可靠性高等特点的无刷直流电动机。并且针对所设计电动机的结构特点，采用了高效率的驱动控制方式，实现电机装置的高效率控制。

1 基本结构和原理

1.1 永磁同步驱动系统基本结构

驱动系统主要结构形式如图1 所示。

图1 驱动系统主要结构

电机为组装式结构，采用径向磁路结构，其中驱动器与电机组装为一体，确保整个系统体积紧凑、重量轻。

1.2 主要工作原理

系统原理如图2 所示。

图2 系统原理框图

本电机为永磁同步电动机，电动机绕组安放在定子上，采用稀土永磁材料作为转子。……