开关磁阻电机稳态特性的等效磁网络模型分析方法：I.数学模型

本文利用开关磁阻电机的等效磁网络模型,推导出了电机绕组满足的以绕组磁链为状态变量的微分方程,建立了电机稳态运行分析的数学模型。本文成功地将非线性磁参数法的思想从单相电流系统推广到了多相电流系统,对开关磁阻电机的理论研究具有重要的意义。     

无轴承同步磁阻电机的悬浮系统控制策略

传统无轴承同步磁阻电机悬浮系统控制方案的前提都是获取转矩绕组和悬浮绕组的电流,没有考虑转矩绕组气隙磁链影响,影响悬浮系统控制精度。重新建立了基于转矩绕组磁链的无轴承同步磁阻电机悬浮力方程,采用电压-电流模型法观测转矩绕组气隙磁链,设计了新型滤波环节,实现了基于转矩绕组磁链观测的无轴承同步磁阻电机悬浮系统独立控制。对样机控制系统进行了仿真和实验研究,仿真和实验结果表明该控制方法使悬浮系统具有良好的动、静态性能。     

无轴承开关磁阻电机磁饱和特性的电磁场分析

阐述了无轴承开关磁阻电机径向悬浮力产生的原理,考虑电机内复杂的磁场饱和情况,定性分析了主、副绕组电流大小对悬浮力的影响.计及磁场饱和,建立了无轴承开关磁阻电机的有限元分析模型,以一台3kW样机为例计算了各种主、副绕组电流组合时的转矩与悬浮力.数值计算结果验证了定性分析所得结果,表明无轴承开关磁阻电机在运行中存在比传统开关磁阻电机更加复杂的磁饱和现象,磁饱和使得电机悬浮力与绕组电流关系严重非线性,而且悬浮力大小并非总是随绕组电流的增加而增加,存在随电流增加悬浮力减小的情况,这必然给稳定悬浮控制带来困难.     

矢量控制的双绕组磁阻电机电磁特性分析

针对开关磁阻电机单极性电流励磁引起转矩波动大的问题,采用新型结构双绕组磁阻电机,通过矢量控制实现电枢电流正弦变化。基于Simplorer+Maxwell对双绕组磁阻电机与开关磁阻电机在电磁特性方面进行了对比分析。仿真实验表明:与传统开关磁阻电机相比,双绕组磁阻电机输出电流波形接近正弦波,磁势谐波成分少,转矩波动小,转矩密度大,电磁特性更好的优势。     

开关磁阻电动机调速系统的数字仿真

本文给出一种开关磁阻电动机调速系统数字仿真的新方法，作者放弃了大多数文献一直沿用的由简化基本电路回路电压微分方程求解开关磁阻电动机磁链与相电流的方法，直接由相绕组电感电压积分求解相绕组磁链，从而求得相电流，并建立时间滞后△ｔ的电流源模型与功率变换器主电路仿真模型对接。主电路与磁阻电动机的仿真模型均基于梯形法，用这种方法可以统一对功率变换器主电路流过程和磁阻电机的机电性能进行研究，在此基础上编制的仿     

开关磁阻电机等效磁网络模型的降阶处理方案

在开关磁阻电机稳态运行过程中,本文首先分析电机的运行工况,寻找绕组通电的规律性,然后通过引入“工况磁网络”的概念,使数学模型中系数矩阵的元素可以随着相绕组在各区间通电状态的轮换而轮换,从而对微分方程中的矩阵进行统一定义,实现了开关磁阻电机等效磁网络的降阶处理。本文提出的问题是磁阻电机动态分析理论中一个很关键的问题。     

双处理器实现无位置传感器开关磁阻电机控制

介绍了针对开关磁阻电机的调速控制系统无位置传感器系统磁链计算实时要求,提出了采用双处理器的开关磁阻电机控制系统方案.该方案采用双口RAM实现DSP和单片机之间的数据交换.目的在于充分发挥DSP和单片机系统各自优势,实现开关磁阻电机绕组磁链的精确计算.实验结果表明,该方案可行性,能够实现开关磁阻电机的无位置传感器控制.     

12/8极双通道开关磁阻电机非线性数学模型与有限元分析

与传统的12/8极开关磁阻电机不同,双通道开关磁阻电机线圈之间采用一对极绕组反向串联的结构形式,由两套独立的功率电路驱动形成新型的双通道控制系统,该系统能够实现容错控制以提高可靠性.本文在分析双通道开关磁阻电机原理和结构的基础上,建立了电机每个通道绕组的磁路等效数学模型,在一个相周期内对磁路各部分磁导进行了详细分解计算,确定了以磁导表示的磁通矩阵,推导出绕组自感及各相之间互感的计算方法.该模型考虑了电机轭部磁路和材料非线性磁饱和的影响,提高了模型的实用性.有限元分析结果验证了该数学模型的正确性.     

同步磁阻电机分析与设计(连载之四) 绕组形式的分析与选择

基于三相对称绕组和常规极对数选择,列举了同步磁阻电机易于实现的极槽配合和绕组形式。研究了几种典型绕组形式的磁动势分布,并从磁动势角度分析了不同绕组形式对电机性能的影响。最后采用有限元法比较了不同绕组形式电机的转矩密度、转矩脉动以及功率因数,总结了同步磁阻电机绕组形式的选择规律。     

磁悬浮开关磁阻电机磁饱和特性的有限元分析

分析了12/8极磁悬浮开关磁阻电动机的悬浮力产生机理,建立了电机非线性磁链Maxwell 2D模型.通过有限元计算,研究了转子角变化对铁心磁饱和程度的影响,给出了悬浮力和磁饱和特性的定量关系.计算结果表明,与近似线性磁链模型下悬浮力与副绕组电流呈线性递增关系相比,实际电机的悬浮力与副绕组电流呈严重非线性关系并存在减小区间.该研究对电机优化设计和控制具有一定的理论价值.     

开关磁阻电机转子动力学建模与分析

超高速电机和普通电机相比,在功率密度、体积重量和传动效率上具有明显的优势,在航空航天、能源、高速加工等军事和民用领域具有广泛的应用前景。由于开关磁阻电机(SRM)具有结构简单坚固,转子上无永磁体和绕组,对高温等恶劣环境适应能力强等优点,最具开发成超高速电机的潜力。转子动力学设计是旋转机械设计中的重要环节。本文计算了开关磁阻电机偏心转子在各种电流和偏心度下的不平衡磁拉力,并在此基础上提出了开关磁阻电机不平衡磁拉力特有的脉冲性。作者建立了开关磁阻电机转子动力学模型,实现离心力和电磁力的解耦,并进行了一系列的仿真,为高速开关磁阻电机的设计提供参考依据。     

无轴承同步磁阻电机最小二乘法转子位移自检测策略

位移传感器是无轴承同步磁阻电机悬浮运行时转子位置闭环可控的关键部件,但装配多个位移传感器阻碍了无轴承同步磁阻电机的低成本实用化和结构简单化,由此提出最小二乘法转子位移自检测（无传感器）策略。基于电机悬浮绕组和转矩绕组的磁链、电压和电流状态方程,重构最小二乘法转子位移检测模型,通过采样两套绕组电压和电流,应用最小二乘递推算法对转子位移进行在线辨识。仿真实验表明,该方法能准确实现无传感器工况下转子位移自检测,检测系统有较强的负载扰动适应性。     

整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有高速运行时低风（油）阻和低铁心损耗等优点,特别适合用于航天航空驱动系统。根据整距绕组分块转子开关磁阻电机的基本工作原理,结合输出功率与平均转矩的关系,将绕组电流等效为方波,推导出了整距绕组分块转子开关磁阻电机的主体尺寸计算公式;基于电机定转子未对齐位置和对齐位置的电磁特性,以及整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁特点,确定了定、转子极弧系数选取的规则;同时分析了绕组匝数等主要尺寸的选取的规则;最后,基于上述方法优化设计了一台实验样机,并通过有限元仿真及实验验证了整距绕组分块转子开关磁阻电机的电磁设计方法的正确性。     

具有直流励磁的开关磁阻电机矢量控制系统

根据具有直流励磁绕组的开关磁阻电机的数学模型,对电机本体进行建模,建立了具有直流励磁的开关磁阻电机的矢量控制系统。在应用矢量控制时,观测具有直流励磁绕组的开关磁阻电机电流及转矩的波形。     

开关磁阻发电系统数学建模

开关磁阻发电系统数学模型是分析自励磁机理、相电流波形及发电品质的基础 ,本文在分析磁阻电机、功率变换器及控制器相互关系基础上 ,建立了计及相绕组之间互感影响的开关磁阻发电系统数学模型 ,用该模型对相电流和母线电压进行仿真的结果与研制样机的实测结果吻合较好。     

开关磁阻电动机稳态特性的研究

用等效磁网络模型方法给出了开关磁阻电动机稳态特性的计算结果，结合系统的驱动电路和驱动逻辑建立了开关磁阻电动机稳态分析的实验模型，分析了开关磁阻电动机稳态运行过程中绕组电流、磁场储能和动态转矩的变化情况，尤其是对电机磁场储能的研究。详细的仿真分析证实了该方法的可行性，通过实验进一步证实了该方法的有效性。     

旋转电机绕组磁链的三维有限元分析

针对非正弦电压供电的旋转电机稳态或动态性能仿真,提出了一种基于三维有限元分析和网格重构的绕组磁链和端部漏电感的计算方法,根据所提出的方法,计算了一种三相12/8极开关磁阻电机的绕组端部磁链,并给出了端部漏电感随转子位置和邻近绕组电流变化的曲线族。该计算方法也可用于旋转电机或其它电磁装置的三维磁链计算。具体算例说明了考虑端部漏磁场效应的条件和必要性。     

基于电流补偿策略的转矩分配函数法抑制整距绕组分块转子SRM的转矩脉动

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有单位铜耗下输出转矩大、损耗低等优点,但转矩脉动大。本文采用余弦TSF控制法即通过控制电机各相电流产生的转矩分量使得低速时整距绕组分块转子开关磁阻电机的输出转矩脉动降低。针对电机转速升高后,由于实际相电流不能跟踪参考相电流,以及关断区间的电流不可控导致电机转矩脉动增大的问题,提出增大或减小其他相的相电流进行补偿的转矩控制策略并进行了分析。仿真和实验结果表明,该电流补偿策略的转矩分配控制法可有效抑制整距绕组分块转子开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于高频脉冲注入法的开关磁阻电机母线电流分解

传统的开关磁阻电机相电流采样技术是在每相绕组中分别放置1个电流传感器,这样不但增加了系统成本,而且降低了系统的可靠性。对传统不对称半桥变换电路的连接方式稍作改变,提出将高频脉冲注入开关磁阻电机母线电流中分解出各相电流的技术。该采样方法减少了电机调速系统中电流传感器的数量,降低了系统成本,使系统运行更加可靠。最后搭建了三相12/8极的开关磁阻电机系统仿真模型和实验平台,仿真分析与实验结果验证了所提分解母线电流方法的有效性、正确性。     

适用于无轴承开关磁阻电机的新型升压功率变换器

针对无轴承开关磁阻电机在换相时励磁电流建立速度过慢,本文提出了一种结构简单的升压型功率变换器,电机在换相时,通过利用绕组退磁能量来为后一相绕组迅速建立励磁电流,在保证电机稳定悬浮的基础上实现电机换相时的低转矩脉动运行。分析了该功率变换器的拓扑结构以及工作状态,在此基础上,构建了基于该新型升压功率变换器的12/8极双绕组宽转子齿无轴承开关磁阻电机驱动系统,通过Matlab/Simulink系统仿真和实验平台,验证了该功率变换器的可行性和有效性。