使用Maxwell实现永磁同步电机ASC仿真
摘要
本文介绍了永磁电机的主动短路控制策略，并详细描述了如何在Ansys Maxwell中进行永磁同步电机的稳态及瞬态ASC主动短路仿真。文章包括ASC的介绍、不同转速下的稳态ASC仿真、瞬态ASC过程仿真以及ASC工况下的永磁体退磁分析。通过仿真，可以了解ASC过程中电机的制动性能、瞬时电流情况以及磁钢的退磁情况，为电机设计和控制提供重要参考。
正文
永磁电机的主动短路（Active Short Circuit，ASC）是一种控制策略，用于在特定情况下快速制动电机，并限制电机的回馈电压。ASC通过将电机的三相绕组短路来实现制动操作。本文介绍了如何在Ansys Maxwell中实现永磁同步电机稳态及瞬态ASC主动短路仿真。
目录
永磁同步电机ASC介绍
稳态ASC仿真
瞬态ASC仿真
ASC工况下的永磁体退磁分析
1. ASC介绍
● ASC:Active Short circuit，主动三相短路
● 高速时，电机三相主动短路，相当于电机的三相线全部连在一起，此时会产生不大的制动转矩。
● ASC时，电机会产生比较大的瞬时电流，瞬时电流的大小与转速、进入相位有关。瞬时电流会由于线路中电阻的影响，逐渐衰减至稳定。
● ASC时，绕组中的瞬时电流有可能导致磁钢产生不可逆退磁，因此需要校核。
2. 不同转速下的稳态ASC仿真
正常ASC需要很长时间(很多个电周期)才能稳定。如果只关注稳定之后的结果的话，可以使用半周期性TDM加速求解。
● 半周期性TDM能快速计算稳定值
半周期性TDM，只需要计算半个电周期，直接计算稳态。结果与正常瞬态分析一致。
● 不同转速下的ASC稳态转矩和电流
3. 瞬态ASC过程仿真
● 空载ASC瞬态过程分析
● 负载ASC瞬态过程分析
需要使用外电路
4. ASC磁钢不可逆退磁校核
● 定义温度相关的内禀退磁曲线
> 激活线性永磁体温升特性
— 勾选 Thermal Modifier
>点击 Relative Permeability右侧的Thermal Modifier(默认为None)
— 从下拉菜单选择 Edit
— 在弹出窗口输入1.0-0.0010876*(Temp-20)
— 0.0010876为磁钢的α系数(温度变化一度，剩磁的变化率)
> 点击 Magnitude右侧的Thermal Modifier(默认为None)
— 从下拉菜单选择 Edit
— 在弹出窗口输入 1.0-0.00647425*(Temp-20)
— 0.00647425为磁钢的B系数(温度变化一度，矫顽力的变化率)
（本例中α和β为常数）
● 激活温度参数
> 设置永磁体初始温度
— 菜单栏Maxwell 2D 右键>Set Object Temperature...
— 在Temperature ofObject窗口，勾选Include Temperature Dependence
— 设置所有永磁体的温度，例如20°C。推荐设置成变量
— 点击 OK
● 定义用于短路电阻和温度设置的dataset
第1个电周期:常温空载
第2-3个电周期:高温ASC
第4个电周期:不可逆退磁之后的常温空载
● 激励设置
● 激活退磁分析选项
● 退磁前后的磁链和反电势比较
● 退磁率云图
