Determining parameters of a two-axis permanent magnet synchronous motor dynamic model by finite element method

• Autorzy: Štumberger B. , Štumberger G. , Hadžiselimović M. , Virtič T. , Marčič T.

Warianty tytułu

PL

Parametryczne określenie dynamicznego dwu-osiowego modelu silnika synchronicznego z magnesem trwałym przy użyciu metody elementów skończonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Abstract: The aim of this paper is the parameter determination of a two-axis permanent magnet synchronous motor dynamic model by using the finite element method. The magnetically nonlinear two-axis dynamic model of a permanent magnet synchronous motor is described by a set of equations written in the d-q reference frame, where the d-axis is aligned with the magnetic axis of the permanent magnets. The electrical subsystem is described by the voltage-balance equation, while the mechanical subsystem is described by the equation of rotor motion. In both equations the magnetic nonlinearity of the iron core is taken into account with the current- and position-dependant characteristics of flux linkages, which represent the parameters of magnetically nonlinear model. The whole procedure for determining flux linkage characteristics is described and the comparison of simulations and measurements is presented as well. The characteristics of flux linkages determined in this way contain the effects of saturation, cross-saturation and the effects of slotting.

PL

Artykuł ma na celu parametryczne określenie dynamicznego dwuosiowego modelu silnika synchronicznego z magnesem trwałym przy użyciu metody elementów skończonych. Magnetycznie nieliniowy dwu-osiowy model opisany jest układem równań zapisanych we współrzędnych d-q. gdzie d jest współrzędną odpowiadającą osi namagnesowania magnesu trwałego. System elektryczny opisany jest przez równanie równowagi napięciowej, podczas gdy system mechaniczny opisany jest przez równanie ruchu wirnika. W obu równaniach wzięto pod uwagę magnetyczną nieliniowość rdzenia silnika łącznie z charakterystyką sprzężeń strumieni magnetycznych zależną od prądu i pozycji. Opisano procedurę wyznaczania sprzężeń oraz przeprowadzono porównanie z wynikami eksperymentu. Charakterystyka sprzężeń strumieni magnetycznych określona w pracy zawiera efekty nasycenia, nasycenia przekrojowego oraz efekty użłobkowania.

Słowa kluczowe

EN

permanent magnet; synchronous motor; dynamic model; finite element method

PL

silnik synchroniczny; model dynamiczny; procedura wyznaczania sprzężeń; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 84, nr 1
• Strony: 77--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Štumberger B.

autor

Štumberger G.

autor

Hadžiselimović M.

autor

Virtič T.

autor

Marčič T.

• University of Maribor, Faculty of Electrical Engineering and Computer Science,

Bibliografia

• [1] I. Zagradišnik, B. Slemnik, Rotating electrical machines, University of Maribor, Faculty of electrical engineering and computer science, Maribor, 2005.
• [2] D. Dolinar, G. Štumberger, Modeling and control of electromechanical systems, University of Maribor, Faculty of electrical engineering and computer science, Maribor, 2004.
• [3] G. Štumberger, B. Štumberger, D. Dolinar, Identification of Linear Synchronous Reluctance Motor Parameters, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 40, No. 5, pp. 1317-1324, September/October 2004.
• [4] M. Hadžiselimović, G. Štumberger, B. Štumberger, I. Zagradišnik, Magnetically Nonlinear Dynamic Model of Permanent Magnet Synchronous Motor, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 316, Issue 2, pp. e257-e260, September 2007.
• [5] G. Štumberger, B. Polajžer, B. Štumberger, M. Toman, D. Dolinar, Evaluation of Experimental Methods for Determining the Magnetically Nonlinear Characteristics of Electromagnetic Devices, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41, No. 10, pp. 4030-4032, October 2005.
• [6] D. Dolinar, R. D. Weerdt, R. Belmans, E. M. Freeman, Calculation of Two-Axis Induction Motor Model Parameters Using Finite Elements, IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 12, No. 2, June 1997.
• [7] D. Dolinar, G. Štumberger, B. Grčar, Calculation of the Linear Induction Motor Model Parameters Using Finite Elements, IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 34, No. 5, pp. 3640-3643, September 1995.
• [8] A. Stermecki, I. Tičar, I. Zagradišnik, P. Kitak, FEM-based design of an induction motor's part winding to reduce the starting current, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 42, No. 4, pp. 1299-1302, April 2006.