感应电机效率MAP如何准确计算？
摘要 文章深入探讨了感应电机效率MAP的计算原理和方法。首先明确了在给定条件下计算电机各运行点效率的过程，并指出转速、同步频率和滑差率间的依赖关系。随后，以6极三相感应电机为例，详细说明了电机模型的设置方法。为提升仿真效率，文章介绍了周期TDM算法及其转子锁定设置，同时探讨了转子堵转下的额定运行工况。此外，还涉及了HPC设置、工具包使用及用户参数设置等。最后，文章概述了参数列表的设置和Maps结果的输出，为感应电机效率MAP的计算提供了全面指导。 正文 1. 电机效率MAP计算基本原理 ▫ 感应电机效率MAP计算即计算感应电机在给定电压范围、电流范围、转速范围和控制算法下的所有转速-转矩运行点的效率 ▫ 转速、同步频率、滑差率(或者滑差频率)三者只有两个独立变量 ▫ 因此，给定滑差率、转速、电压幅值三个量就可以决定感应电机的工作状态 ▫ 在电机效率MAP的计算过程中，只需要对[滑差率、转速、电压幅值]进行参数扫描，计算感应电机的转矩输出、转速、铜损、铁损等性能，就可以进一步计算效率等电机性能 2. 感应电机模型 ▫ 以一款6极的三相感应电机为例，一个工作点的瞬态仿真模型已经设置完好，检查模型、线圈设置、网格等等。 - 6 极,36槽 - Y型联接 - 额定线电压有效值:350 V - 额定相电流有效值:500 A - 绕组相电阻:0.015Ω 3. 感应电机设计的效率Maps结果 (1) 为了提高仿真速度，我们将使用周期TDM算法，但这需要锁死转子的运行 对于感应电机，使用周期TDM或者半周期TDM，要求包括感应涡流在内的所有源都处于相同频率，这意味着周期TDM或半周期TDM只有在转子零转速时可以使用。 (2) 转子堵转下的额定运行工况(感应电机) ▫ 额定运行工况: 由于大的激励电感和小的转子电阻，转子时间常数较大,在核定转速情况转子电流需要非常长的仿真时间去达到稳定状况 ▫ 参考频率: 同等效电路理论类似，在有限元分析中，转子电阻除以转差率，或者转子电导率乘以转差率 ▫ 小的转子时间常数: 由于大的转子电阻 ▫ 周期TDM: 定子和转子同频率可以调用周期或半周期TDM算法 4. 周期TDM的转子锁定设置参考 ▫ 我们引入对应堵转的等效电导率。去近似在原实际转速下的性能(lip) ▫ 对于这种等效处理方式，基本性能参数都能够准确建模，除转子损耗需要根据转差率进行缩放外，像转矩、电流、电压等性能参数都非常准确 ▫ 在Toolkit中使用周期TDM算法前必须先完成以下步骤: a. 添加一个名为$slip的工程变量 b. 由于参数扫描会重置这个变量数值，所以Value和Evaluated Value可以任意给定 c. 在工程名上右键，然后选择Project Variables → Add ▫ 修改转子导条材料，将电导率从X改成X*$slip ▫ 将端部联接导体电阻从X改成X/$slip (Exitations→Endconnectionl→Endresistance) 5. 周期TDM算法的HPC设置 在HPC设置方面，激活两个层级选项：Setup1>HPC and Analysis Options 6. Machine Toolkit 7. 电机Toolkit (1) 用户输入1 ▫ 从ACT Extensions中启动电机Toolkit工具 ▫ 选择需要进行电机效率图计算的感应电机模型 ▫ 检查参数设置情况 ▫ 仿真的电机运行模式:Motor (2) 用户输入2 ▫ DOE设置 电压幅值点数 10个;转差率点数为0.001-0.2 10个，0.2-0.8 10个；转速点数为12个；总DOE点为10*(10+10)*12=2400个 ▫ 转矩限制:675Nm ▫ 最大转速:7200rpm ▫ 最小转差率: 0.001 ▫ 最大转差率: 0.8 (3) 用户输入3 ▫ A相电阻 =0.015 0hm ▫ 线圈端部电感=0mH ▫ 机械损耗：摩擦损耗 87.5W，风损 87.5W，参考转速 4000 rpm (4) 用户输入4 ▫ 在最后一个页面检查并根据需要更改设置 ▫ 点击 Finish ▫ Toolkit将会自动创建新的仿真设计分析文件，求解参数列表方案，创建图示结果 8. 参数列表 ▫ 参数列表包含有2400个仿真设计点方案 ▫ 线性扫描三个变量参数 $slip: 0.001-0.8 Speed TSC: 0-7200rpm Vmax TSC:285.77V【极限的线电压有效值: 350V，单相峰值电压=350V*sqrt(2/3)=285.77V】
9. Maps结果输出
9. Maps结果输出
