一种导通区间优化的开关磁阻电机无位置传感器起动方法

无位置传感器起动运行技术一直是开关磁阻电机研究的热点与难点。对开关磁阻电机初始定位后的起动运行阶段进行了研究,提出了一种基于导通相与非导通相电流斜率差值交点法的开关磁阻电机无位置传感器起动运行方法。该方法利用三相绕组的对称性,在导通相与非导通相电流斜率差值交点处确定即将导通相的0°位置,并在该位置完成换向;优化了起动运行的导通区间,起动效率较高,实现了与高速无位置传感器算法的平滑过渡,进而实现全速范围内的无位置传感器运行。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性与有效性。     

基于全桥变换器的开关磁阻电机直接转矩控制

不对称半桥变换器作为开关磁阻电机最常使用的功率电路,控制性能良好,能够最大程度发挥开关磁阻电机的性能,但是目前相关产品并不成熟。该文选取一种通用全桥变换器直接与开关磁阻电机各相绕组的连接方式,优化两相串联导通的逻辑,并且在此基础上依据串联导通的作用时间和相序划分各导通逻辑的区间。将改变电机运行状态的各有效开关组合与区间一一对应,配合直接转矩控制方法产生的转矩滞环信号,在各区间内对转矩进行滞环调节,最大程度抑制转矩脉动。实验结果表明,全桥变换器下的直接转矩控制逻辑具有良好的动、稳态性能。     

基于齿槽效应的高速永磁电机转子涡流损耗解析计算

针对齿槽效应引起的高速永磁电机转子涡流损耗,提出精确解析计算模型。该解析计算模型考虑包括槽和槽口在内的五个子域,通过在各个子域中建立、求解磁矢位方程以及借助子域间的边界条件对模型进行推导,同时考虑保护套和永磁体产生的涡流反应。基于建立的解析模型,能够计算出转子各部分的涡流损耗,并能够通过解析模型获得槽开口宽度、保护套材料和保护套厚度与转子涡流损耗之间的影响规律。将解析模型的计算结果与有限元结果进行对比,并进行实验测试,验证了转子涡流损耗解析模型的正确性。     

基于在线模糊神经网络建模的开关磁阻电机高性能转矩控制

针对开关磁阻电机(SRM)的转矩脉动问题,提出了一种新的SRM转矩控制方案。首先应用自适应模糊神经网络(ANFIS)对SRM静态转矩逆模型和磁链模型进行离线学习,然后根据转矩分配函数对各相转矩进行分配,利用ANFIS转矩逆模型求出期望转矩下的SRM优化相电流波形。考虑到离线模型的局限性和实时运行时电机中存在的参数变化等不确定因素,通过在线监督学习的方法调整ANFIS转矩逆模型和磁链模型的参数以提高模型的准确性。基于在线调整的ANFIS磁链模型设计自适应滑模控制器调节SRM相绕组中的实际电流跟踪期望相电流波形,从而实现其高性能转矩控制。     

新型电励磁磁通切换电机励磁绕组结构分析

励磁绕组连接方式对电励磁磁通切换电机电磁特性影响很大。对所提出的2种新型电励磁磁通切换电机,分析了其工作模式和“磁通切换原理”,利用有限元分析方法比较了2种电机的电磁特性：定子磁链、反电势、气隙磁密、定位力矩、电磁转矩、转矩密度。重点比较了励磁绕组连接方式对电机漏磁和功率密度的影响。结果表明,电励磁磁通切换电机具有较高正弦度的双极性磁链和全周期工作模式,适合运行在无刷交流场合。拓扑2具有更小的漏磁和更高的励磁电流利用率,其转矩密度为拓扑1的2倍。分析结果为所提出电励磁磁通切换电机在航空起动／发电机系统、风力发电系统等领域的应用提供了理论背景。     

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。     

开关磁阻起动／发电机数字控制系统设计

介绍了开关磁阻起动／发电机系统的构成及其工作原理。在此基础上，设计了以数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑器件（CPLD）为核心的数字控制器，包括硬件和软件。该系统利用DSP的强大运算能力实现对系统的实时控制，采用CPLD芯片实现信号的逻辑处理，输出驱动信号控制开关管的通断，仿真波形验证了CPLD逻辑设计的正确性。通过DSP和CPLD的相互配合，从而达到准确控制开关磁阻起动／发电机良好运行的目的。     

单绕组无轴承薄片电机功率系统的设计

针对单绕组无轴承薄片电机定子绕组电流不满足三相约束关系,传统的三相逆变器无法驱动,根据电机径向悬浮力模型和定子绕组电流模型,设计并搭建了一种基于H桥功率模块的多相驱动功率系统.运用单绕组无轴承薄片电机的原理样机系统,成功实现了电机的五自由度全悬浮,包括径向、轴向和扭转方向.实验结果表明,基于H桥模块的功率系统可对电机各绕组进行独立驱动,使得各绕组电流相互无影响,完全满足单绕组无轴承薄片电机的驱动要求.     

一种新型无轴承开关磁阻电动机性能分析

提出了一种具有新型定子结构的无轴承开关磁阻电机(BSRM),其可实现转矩与悬浮力的解耦,同时由于定子三相共用一套悬浮绕组,因而结构简单,易于控制,电流利用率高。简要介绍了新型BSRM的结构特点和悬浮运行原理。基于有限元仿真,对新型电机的电感、转矩和悬浮力分布特性进行了分析;分析结果表明新型BSRM具有良好的悬浮运行性能。推导了悬浮力表达式,给出了具体的实现方法。     

开关磁阻电机在位置检测技术中的应用

为提高位置传感器的环境适应性,拓宽开关磁阻电机的应用范围,本文提出了一种将开关磁阻电机作为位置传感器来实现位置检测的方案,它可以为另一台所需要控制的开关磁阻电机提供实时的转子位置信息。本文以12/8结构的开关磁阻电机为例,通过外部注入高频脉冲信号,利用幅度调制的方法对脉冲响应电流进行调制,经信号调理后的调制波可通过交截比较直接得到各相的位置检索脉冲信号。本文设计了检测电路,最后通过实验验证了该方法的可行性。