多单元永磁同步电动机运行原理及容错运行特性

　　《多单元永磁同步电动机运行原理及容错运行特性》系统地阐述了多单元永磁同步电动机的理论、设计、分析、测试及运行基础问题，全书共分为8章，第1章阐述多单元永磁同步电动机发展现状和关键问题；第2章阐述多单元永磁同步电动机的数学模型；第3章阐述多单元永磁同步电动机的转矩特性及转矩波动；第4章阐述多单元永磁同步电动机的主要损耗分析；第5章阐述多单元永磁同步电动机转矩波动抑制策略：第6章阐述多单元永磁同步电动机温升计算及间接测量：第7章阐述多单元永磁同步电动机的协同控制技术；第8章阐述多单元永磁同步电动机中的定位力矩和波动力矩。该书所提出的理论与方法及得出的结论均为创新性成果，既丰富了电机专业的理论与技术，也对永磁同步电动机的发展具有重要的推动作用。《多单元永磁同步电动机运行原理及容错运行特性》的读者对象为从事特种永磁同步电动机研究、设计与使用的科技工作者，读者需具备一定的电动机基础理论、电动机系统分析方法、有限元计算及电动机驱动控制等方面的相关知识。该书也可以作为高年级研究生的辅助教材或参考书。

　　赵博，男，山东理工大学教授，长期从事电机与电气专业领域高等学校教学和科研工作，负责多项国家和省部级重点科研项目。

目 录

第1章 多单元永磁同步电机发展现状和关键问题\t1
1．1 大型多单元永磁同步电机的由来\t1
1．2 大型永磁电机与多单元永磁电机的发展现状\t2
1．2．1 大型永磁同步电机的发展现状\t2
1．2．2 多单元电机和多相电机的发展现状\t5
1．2．3 多单元电机和多相电机的容错运行\t8
1．3 多单元永磁同步电机的关键问题\t8
1．3．1 多单元永磁同步电机的绕组排布\t8
1．3．2 多单元永磁同步电机的电感参数\t9
1．3．3 多单元永磁同步电机的转矩波动\t10
1．3．4 大型多单元永磁同步电机的测试问题\t11
1．4 本书所阐述的关键问题\t12
第2章 多单元永磁同步电机的数学模型\t14
2．1 引言\t14
2．2 多单元永磁同步电机系统结构与绕组连接方式\t14
2．3 多单元永磁同步电机数学方程\t16
2．3．1 多单元永磁同步电机的磁链方程\t16
2．3．2 多单元永磁同步电机运行时的电压方程\t19
2．4 多单元永磁同步电机的电感参数\t20
2．4．1 绕组函数表达式\t20
2．4．2 一个单元电机内的绕组自感表达式\t25
2．4．3 一个单元电机内的绕组互感表达式\t26
2．4．4 一个单元电机内的三相绕组电感矩阵\t34
2．5 多单元永磁同步电机中不同单元间的互感矩阵\t34
2．6 多单元永磁同步电机绕组电感数值计算\t36
2．6．1 单元电机内部绕组电感计算\t36
2．6．2 不同单元电机间绕组互感计算\t39
2．6．3 多单元电机端部绕组互感计算\t41
第3章 多单元永磁同步电机的转矩特性及转矩波动\t42
3．1 引言\t42
3．2 多单元永磁同步电机的转矩特性\t42
3．2．1 部分单元电机运行时的基本电磁转矩方程\t42
3．2．2 全部单元电机运行时的基本电磁转矩方程\t43
3．2．3 多单元永磁同步电机基本电磁转矩计算及试验\t44
3．3 多单元永磁同步电机容错运行时的转矩波动分析\t47
3．3．1 一个单元电机运行时电磁转矩波动\t47
3．3．2 两个单元电机运行时电磁转矩波动\t49
3．3．3 三个单元电机运行时电磁转矩波动\t52
3．3．4 四个单元电机运行时电磁转矩波动\t54
3．3．5 五个单元电机运行时电磁转矩波动\t56
3．4 不同数量单元运行时电磁转矩波动比较\t57
3．5 部分单元运行时电磁转矩波动的测试\t57
3．6 磁极嵌入深度对电磁转矩波动影响\t60
第4章 多单元永磁同步电机的主要损耗分析\t62
4．1 引言\t62
4．2 定子成型绕组的铜耗分析\t62
4．2．1 成型绕组的铜耗计算\t63
4．2．2 多匝成型绕组附加铜耗的抑制\t66
4．3 永磁体磁极涡流损耗分析\t71
4．3．1 空载时的磁极涡流损耗\t71
4．3．2 负载时的磁极涡流损耗\t73
4．4 定子铁心损耗分析\t74
4．4．1 空载时定子铁心损耗计算\t74
4．4．2 空载时定子铁心损耗试验\t77
4．4．3 负载时定子铁心损耗计算\t78
4．5 定子端板涡流损耗分析\t79
第5章 多单元永磁同步电机转矩波动抑制策略\t81
5．1 引言\t81
5．2 谐波电流注入法抑制转矩波动\t81
5．2．1 正序谐波电流注入抑制转矩波动\t82
5．2．2 负序谐波电流注入抑制转矩波动\t84
5．2．3 正、负序谐波电流同时注入抑制转矩波动\t86
5．2．4 谐波电流注入对转矩波动抑制的效果\t87
5．3 新型绕组连接方式抑制转矩波动机理\t89
5．3．1 新型绕组连接方式\t89
5．3．2 新型绕组连接方式下的互感分析\t90
5．4 新型绕组连接方式抑制转矩波动的数值分析\t95
5．4．1 仅1号单元运行时的转矩波动规律\t95
5．4．2 仅5号单元运行时的转矩波动规律\t96
5．4．3 部分单元相邻运行时的转矩波动规律\t97
5．4．4 部分单元间隔运行时的转矩波动规律\t97
第6章 多单元永磁同步电机温升计算及间接测量\t99
6．1 引言\t99
6．2 多单元永磁同步电机温度场数学模型\t99
6．2．1 三维瞬态温度场有限元模型\t99
6．2．2 等效导热系数的处理\t100
6．2．3 绕组铜耗热源的施加\t101
6．2．4 定子铁耗离散热源加载方法\t102
6．2．5 边界条件的确定方法\t103
6．3 多单元永磁同步电机瞬态温度场计算\t106
6．3．1 空载运行时温度场计算\t106
6．3．2 堵转运行时温度场计算\t108
6．3．3 额定运行时温度场计算\t109
6．4 多单元永磁同步电机的温升试验\t111
6．4．1 空载运行时温升试验\t111
6．4．2 堵转运行时温升试验\t113
6．5 多单元永磁同步电机温升的间接测试方法\t115
6．5．1 温升间接测试方法原理研究\t115
6．5．2 温升间接测试结果与计算对比\t117
第7章 多单元永磁同步电动机的协同控制技术\t119
7．1 引言\t119
7．2 多单元永磁同步电机的协同控制\t119
7．3 多单元永磁同步电机故障运行时的协同控制\t122
7．4 多单元永磁同步电机协同控制试验研究\t124
第8章 多单元永磁同步电机中的定位力矩和波动力矩\t129
8．1 引言\t129
8．2 多单元永磁同步电机中的定位力矩\t129
8．2．1 永磁同步电机中的磁滞力矩\t130
8．2．2 永磁同步电机中的齿槽转矩波动\t133
8．2．3 永磁同步电机转子静态转矩平衡点\t137
8．2．4 永磁同步电机定位力矩中的非理想分量\t138
8．2．5 永磁同步电机定位力矩抑制\t139
8．3 永磁同步电机中的波动力矩\t139
8．3．1 正弦波电流供电时的波动力矩\t140
8．3．2 波动力矩与电流误差的关系\t141
8．4 磁路饱和效应对波动力矩的影响\t145
8．4．1 饱和效应对电机内磁场的影响\t145
8．4．2 由绕组反电势分析饱和效应影响\t148
8．4．3 饱和效应引起波动力矩的数值仿真\t149