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电动车用永磁同步电机的三相短路稳态分析与应用

2014-01-13赵慧超董秀辉文彦东

微特电机 2014年3期

暴 杰,赵慧超,董秀辉,文彦东

(中国第一汽车股份有限公司,长春130011)

将式(7)代入式(5)可知,转速Ωpk处三相对称短路的稳态制动转矩最大:

0 引 言

动力电机是新能源汽车的关键总成,永磁同步电动机(以下简称PMSM)因其效率高、转矩和功率密度大、恒功率弱磁调速范围宽而被广泛搭载。然而,为确保用户安全,必须审视电机永磁化带来的潜在系统问题。提前预测评估故障隐患,采用技术设计方法规避使用风险,提高在线监测能力,是保证电机安全可靠运行的重要研究课题。三相短路故障是最典型的故障之一,可能导致永磁体不可逆去磁,以及绕组端部和转轴的严重机械应力损伤。国内少有学者对此做专题研究,国外有同行对PMSM 的三相短路有过研究[1-4],但并没有结合其在电动汽车上应用的特殊需求拓展分析的案例。

三相短路分为稳态短路和瞬态短路。瞬态短路电流(或转矩)通常大于稳态短路电流(或转矩),但计算过于复杂,试验具有破坏性,难以验证,且根据经验由暂态过渡到稳态的时间非常短。工程上通常根据稳态短路特性,考虑适当的经验修正系数后评估瞬态短路特性。一方面,掌握三相短路稳态特性有助于在设计阶段优化电机参数,通过最大去磁工作点的校核计算,降低发生不可逆退磁等危险故障的可能性;另一方面,调整电磁方案,可使得动力电机具有短路运行能力,对三相短路特性合理利用。特定工况下,主动三相短路也是测定电机直轴电感、防止失效模式下反电势过高损伤动力电池与功率器件、确保逆变器异常关机时安全停车等功能实现的重要方法。……

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