多相感应电机非正弦磁密磁动势调控与转矩增强策略

本文主要探讨了多相感应电机（Multiphase Induction Machines, MIMs）中非正弦气隙磁密（non-sinusoidal air-gap flux density）的磁动势（magnetic flux density waveforms）分析与应用。作者梅泽挺、蔡卓剑和赵荣祥来自浙江大学电气工程学院，他们指出，多相电机转矩密度（torque density）的提升依赖于对气隙磁密的精确控制，尤其是行波（travelling waveform）形态。传统电流相位和幅值控制方法往往难以达到预期的非正弦磁密波形，因此，研究如何精细调控基波（fundamental harmonic）、谐波（harmonic）的幅值、相位和频率成为关键。 首先，文章基于单根载流导体产生的磁动势波形理论，推导出了多相感应电机在具有典型绕组结构下，当输入任意相数、不对称且包含任意高次谐波电流时的磁动势分布数学表达式。这一分析有助于理解不同电流配置如何影响电机的整体性能，特别是对于多相电机的极对数（polarity pairs）控制，通过调整相邻相电流的相位关系可以间接实现。 接着，文章聚焦于将气隙磁密逼近方波波形的特殊情况，作者运用提出的磁动势分析方法，深入分析了励磁电流（excitation current）的波形特性。研究发现，这种方法能够预测出存在励磁电流尖峰的问题，这些尖峰可能会对电机运行效率和稳定性造成影响。实验结果验证了这种预测，表明该理论分析具有实际意义。 关键词方面，文章强调了多相电机、磁动势分析以及对任意波形磁场行波的控制技术。本文的研究成果不仅提供了理论支持，也为多相感应电机的设计和控制策略优化提供了新的思路，特别是在提高电机性能和降低运行风险方面具有重要价值。 本文深入探讨了多相感应电机的非正弦气隙磁密控制问题，为优化电机性能和设计提供了新的技术路径，对于电机工程师和相关领域的研究人员来说是一篇具有首发性质的重要论文。