磁饱和条件下具有重叠绕组的开口绕组 IPMSM 零序电压模型

《IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing》：Zero-Sequence Voltage Model for an Open-End Winding IPMSM With Overlapping Windings Under Magnetic Saturation

　　

摘要：

本文提出了一种考虑磁饱和条件下绕组交叠的开口绕组内嵌永磁同步电机（OEW IPMSM）的电机侧零序电压（ZSV）模型。通过考虑取决于绕组结构的电感特性和饱和引起的凸极相位偏移，解析推导了一个精细的磁链模型。基于推导出的模型，将电机侧零序电压分解为零序反电势分量和依赖于电流的dq耦合零序电压分量。所得模型展示了磁饱和如何改变dq-0耦合，并进而影响零序电压生成、零序电流（ZSC）、转矩脉动和电压利用率。通过有限元分析（FEA）在电感变化、零序电压特性、零序电流引起的转矩脉动和电压利用率变化方面对所提出的模型进行了验证。有限元分析结果表明，dq耦合零序电压的幅值系数和相位偏移随电流工作点变化，表明为实现准确的零序电压预测应考虑磁饱和。在一台150kW共源供电双逆变器OEW IPMSM系统上进行了台架试验。实施了基于模型的零序电压前馈补偿，以验证所提出模型在实际驱动系统中的预测精度和实际应用性。在不同电流幅值和电流角度下测得的零序电流减小量证实了所提出的模型捕捉到了主要的电机侧零序电压，包括高电流条件下的非线性行为。