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歷史雜誌

依專輯名稱關鍵字搜尋或依年份搜尋,年份輸入範例202406

作者:蔡明發、陳俊漢、楊竣翔永磁輔助同步磁阻馬達之相變數模型建構

交流馬達可分同步馬達與交流感應馬達,兩者相比較,同步馬達有能源效率較高的優點。同步馬達可分為永磁同步馬達、繞線同步馬達與同步磁阻馬達,其中同步磁阻馬達其轉子不像繞線同步馬達需要在轉子繞線以激磁;也不必像永磁同步馬達那樣需在轉子裝置永久磁鐵,同步磁阻馬達的轉子材料是如矽鋼片的高導磁材料,藉由轉子凸極現像產生磁阻的不均勻,反應在定子電感的不同來產生力矩稱之為磁阻轉矩(reluctance torque)而轉動,其優點為不會像永磁同步馬達那樣轉子磁鐵經年累月運轉後會產生磁性減弱的問題,且構造簡單,具有堅固的特性,近年來吸引著工業界的注目。但其缺點為其轉矩成份只靠d與q軸定子電感的不等所形成的,在某些應用場合,此轉矩會有不夠大的現像。為此,而有所謂的永磁輔助同步磁阻馬達(PMa-SynRM)的出現,它的構造是在一般同步磁阻馬達的轉子上加裝一點輔助的永久磁鐵,一則以增加激磁轉矩(excitation torque)成份,二則讓d軸定子電感變小,使得馬達產生的整體轉矩增大。故精確的馬達模型,以便分析其特性,使其性能優化是非常重要的。

本文描述一個PMa-SynRM馬達之相變數模型之建構,以電磁、機電與機械三部份來推導其數學方程式,並利用PSIM模擬軟體工具建立該馬達的相變數模型,在其三相輸入端以電阻、電感與相依電壓源電路元件來建構其模型,使其在模擬分析時可仿如一實際的馬達操作。所建模型的特色有二:一是三相定子輸入端是採用電路元件建立的,可以和馬達變頻驅動電路連接,以便做馬達驅動控制的整合模擬;二是負載轉矩輸入端是以數學函數元件建立的,可用數學函數的形式加入負載轉矩。給予三相輸入電壓的頻率並加入負載轉矩來模擬分析,驗證了該模型建構的正確性。