横向磁场永磁电机方波控制及仿真

钱 儿，钱月娥，章君达，徐 丹，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

随着电力电子技术、微处理器和交流调速控制技术的发展，永磁电机系统的应用得以推广。近几年来，随着风力发电、电动车、电力直接推进装置和飞艇用螺旋桨推进系统等技术研究的深入，人们对转矩重量比高、低速直驱电机的需求更加迫切。为了满足高转矩密度、低速直接驱动的要求，各国学者广泛开展了各种新型结构电动机的研究，其中由德国电机专家H.Weh 教授首先提出的一种新型的电机结构——横向磁场永磁电机，它具有比传统径向磁场电动机更高的转矩密度而被广泛研究［1－2］。

1 横向磁场永磁电机及其数学模型

图1 为横向磁场电机原型机结构图。通过文献［3］知道，TFPM 的特殊结构可以提高转矩密度。

横向磁场电机一般为各相独立的多相电机，各相间没有关联，实现了结构上的相互解耦。

本文控制的电动机是四相结构，其中每相绕组间互差45°电角度。利用其各相相互独立的特点，本文以其中一相为例，建立此横向磁场永磁电机的数学模型［4］。

图1 横向磁场电机原型机结构

以不影响电机性能为前提，不考虑电机磁路的磁饱和以及电枢电感随转子不同位置时的变化，不计涡流和磁滞损耗时，相电压方程表达式:

式中:up为相电压;rp为电枢电阻;ip为电枢电流;Lp为电枢自感;ep0为空载反电势。

由式(1)可得，横向磁场永磁电机单相等效电路，如图2 所示。本文所涉及的横向磁场永磁电机中每相的等效电路是相同的，只是在空间上相差45°电角度。……