Performance of a 10-Hp switched reluctance motor and comparisonwith induction motors

A comparison of computed and measured performances of a 10 hp Oulton switched reluctance motor (SRM) and a comparison with the performance of induction motors are presented. The instantaneous current and torque waveforms are computed for the SRM using the results of finite element method (FEM) analysis. The SRM calculated and experimental locked rotor torque, instantaneous current, efficiency, and losses when pulsed voltage excitation is applied to the motor windings were compared. In all cases, there is quite good agreement between the theoretical and experimental results. In addition, the measured total losses, efficiency, and temperature rise for a 10 hp SRM and different induction motors of the same rating are presented. The SRM has a higher efficiency and a lower temperature rise than the induction motors tested     

基于RBFN-AFS的开关磁阻电机非线性模型与动态仿真

针对开关磁阻电机(SRM)电磁特性存在饱和非线性、多变量、强耦合的特点,提出了一种基于径向基函数网络的自适应模糊系统(RBFN-AFS)建立SRM模型并进行动态仿真的新方法.该方法在实测SRM磁链和转矩特性的基础上,采用递阶自组织学习(HSOL)算法对RBFN-AFS网络进行学习训练,使网络从样本数据中估计出未知的模糊规则,并在学习训练过程中不断更新和修正网络隐层节点参数矢量和连接权值,最终实现磁链与转矩对转子位置角和相电流的非线性映射关系,与其他建模方法相比,该模型具有更快的计算速度和更好的泛化能力.将基于RBFN-AFS网络的电流-磁链和转矩模型应用于SRM调速系统的动态仿真分析中,通过仿真与实验比较,此方法能够很好地预测SRM的动态和稳态运行特性.这种基于RBFN-AFS的建模方法为实现SRM的各项性能分析和各种实时控制提供了一种新的思路.     

基于磁链分析模型的开关磁阻电动机数字仿真

提出基于磁链的开关磁阻电动机(SRM)分析模型。该模型仅仅需要电机几何尺寸和材料电磁参数,不需要实验测量数据或者有限元分析数据,为计算机辅助设计、仿真分析以及预测电机性能提供了分析模型。该模型通过Matlab/simulink来实现。其仿真结果与有限元分析软件Ansoft分析结果吻合。该文将上述分析模型应用于1台550W 6/4极三相开关磁阻电动机的非线性仿真研究中。仿真结果反映了SR电机实际工作特性,有限元分析结果验证了该分析模型的可应用性。     

基于磁共能的开关磁阻电机转矩在线快速估算

为避免复杂的数学运算及降低处理器数据存储空间要求,在电压斩波控制的基础上,提出了一种基于磁共能的开关磁阻电机(SRM)转矩在线快速估算策略。详细阐述了磁链特性测量方法,给出了磁共能与转矩的计算公式。仿真和试验结果表明,瞬时转矩的在线快速估算值与实际测量值误差较小,说明磁共能方法适于转矩的在线快速估算。     

基于DSP的开关磁阻电动机磁化特性测量

分析了目前开关磁阻电动机磁链特性的几种测量方法及存在问题，给出了一种基于DSP的磁链特性的间接测量方法。通过测量流经某相绕组的电流和该绕组的端电压，并将其由上位机通讯程序采集到上位机，结合数值积分方法，得到该相绕组的磁化特性。这种磁链测量方法所需试验设备常见，试验平台易于搭建，从而降低了测量成本。试验表明，其测量过程简易可行，测量结果准确。     

Design considerations for the switched reluctance motor

Analytical design equations are developed to predict the performance and to guide the design of the switched reluctance motor (SRM). The use of these analytical equations to trade-off different SRM attributes is discussed. The various approximations and simplifications used in the development of the analytical design equations are justified using results obtained from a detailed computer model of the SRM and by using experimental results from a high power density SRM designed for an aircraft engine fuel pumping application. Comparisons of predicted and measured machine performance parameters for this 90 kW 25000 r/min machine, such as flux linkage curves, back EMF, electromechanical power converted, and inverter voltampere requirements are presented. It is also shown that there exists a fundamental maximum torque density that is attainable with the SRM and an estimate of this maximum torque density limit is given. The power factor for an SRM is defined and the machine parameters that determine its value are presented. This power factor is compared to the similarly defined power factor for an AC machine and found to be smaller     

基于遗传算法和转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动抑制

开关磁阻电机(SRM)特殊的双凸极结构导致其运行时会产生很强的转矩脉动。传统的转矩分配函数(TSF)控制方法虽然可以在一定程度上起到抑制转矩脉动的作用,但是受到开关频率、功率电源电压值等物理条件的限制,仍会存在较大的转矩脉动。为此,提出了一种基于遗传算法的SRM TSF控制方案。利用遗传算法良好的寻优能力,在指数型TSF控制的基础上,将转矩脉动作为优化目标来寻取最优的开关角。将1台四相8/6极的SRM作为研究对象,搭建了以TMS320F28335为控制核心的试验平台。试验结果验证了基于遗传算法的TSF控制方法可以有效减小SRM的转矩脉动。     

开关磁阻电机振动转矩检测与分析

开关磁阻电机(SRM)核心问题是振动转矩的检测与抑制,众多研究已表明SRM的转矩变化与其相绕组电流紧密相关。为了观测SRM工作时的电流变化和振动转矩情况,构建了磁阻电机的仿真系统,对电机在角度位置控制(APC)、电流斩波控制(CCC)和电压斩波控制(CVC)3种模式下的振动转矩和电流情况进行了仿真,结果表明以换相频率为主频的振动转矩非常明显。此外,搭建了SRM振动转矩检测试验平台,采用角加速度传感器检测了电机的实际振动转矩情况,并对试验结果进行了分析讨论。     

基于场路耦合的轮毂式开关磁阻电机的电磁性能分析

首先采用有限元法对一台三相18/24极轮毂式开关磁阻电机(SRM)进行了静磁场分析,获得了电机的L-i-θ曲线、T-i-θ曲线、磁化特性曲线以及不同转子位置下的磁力线和磁通密度分布;接着,在现有文献的基础上充分考虑SRM的饱和非线性,采用基于Simplorer与Maxwell场路耦合的联合仿真方法对电机进行了瞬态场计算,得到了不同运行条件下的电流、电磁转矩等波形;最后,通过加工样机测量了电机在起动、稳态运行、加速、减速和变负载等状态下的实验波形,其结果与仿真波形吻合较好,验证了分析方法和结果的有效性。     

基于Pspice的电动汽车用开关磁阻电动机建模与仿真

本文提出了一种基于通用电路分析软件Pspice的开关磁阻电动机(SRM)的动态仿真模型.模型中利用有限元计算的SRM磁化曲线数据,电路部分采用反电动势模型,并考虑了可变电感动态变化对绕组反电动势的影响,利用适当的控制源将SRM的电路和磁路相耦合.利用提出的Pspice仿真模型,对研制的12/8极20kW电动汽车用SRM进行了仿真计算,实验结果验证了该模型的正确性,对SRM的进一步优化设计、优化控制等均具有指导意义.     

一种新型两相励磁开关磁阻电机驱动系统的静态特性

该文主要分析了一种两相同时励磁的开关磁阻电机（SRM）的静态特性，文中首先简要介绍了这种两相励磁系统的结构，然后提出了两相励磁下SEM的磁链模型，基于详细的非线性有限元分析（FEA）的结果，建立了简化的线性模型且利用此线性模型导出了SRM的转矩－转角特性，并和非线性FEA模型下的结果进行了比较。最后，根据FEA的结果，提出了一种优化的控制策略来提高这种SRM的性能。     

一种开关磁阻电机非线性磁链与转矩建模方法

开关磁阻电机(SRM)由于磁化曲线高度饱和非线性的特点,造成传统的电机性能分析和建模方法很难运用到SRM中。根据SRM磁链曲线的特点,提出了一种带修正因子的反正切函数来建立SRM模型的方法。在获得SRM 5个特殊转子位置处的9个磁链数据点的基础上,利用傅立叶级数分解和反正切函数来拟合SRM的磁链特性,并推导出电感和电磁转矩模型。该模型函数表达式简单、系数修改方便、计算精度高,并且能够直观的反映SRM的磁链、电感和转矩变化情况。以一台550 W、6/4极SRM为例,进行了仿真与实验比较,结果表明该模型能够很好的反映SRM的实际工作状况,验证了所建模型的精确性和有效性。     

基于自适应网络模糊推理系统的开关磁阻电机建模方法

提出一种开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)数学建模的新方法：在已知开关磁阻电机静态电感曲线和矩角特性曲线的基础上,将自适应网络模糊推理系统(adaptive network based fuzzy inference system,ANFIS)用于SRM的整体建模中。该模糊推理系统由5层网络构成,将模糊推理与神经网络有机结合起来,利用它的自学习功能计算出模糊系统的隶属度函数以及相应的模糊规则,形成一个结构简单、紧凑的网络来实现电机绕组电流、转子位置角与电感和转矩的非线性映射关系,然后离线训练得到电感与转矩模型。把这种基于ANFIS的电感和矩角模型应用于SRM的系统建模中,以550 W、6/4极SRM为例,进行了仿真与实验比较,结果表明此建模方法能够较好的反映SRM的实际工作状况,从而为SRM系统的建模分析与设计提供一种新的有力的工具。     

基于Ansoft的开关磁阻电机建模与仿真

采用Ansoft公司的RMxprt和Maxwell 2D模块建立了开关磁阻电机的模型,给出了电机的功率变换电路,构建了一个完整的仿真系统.通过对SRM模型的有限元分析,得到了SRM的随转子位置变化的电感曲线,同时得到了转矩、相电流及磁链曲线.仿真结果为SRM的优化设计及进一步的研究提供了理论依据.     

开关磁阻电动机特性检测与参数辨识方法研究

研究了开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor, 简称SR电动机)磁链特性与静态转矩特性的实验测量方法,分别建立了SR电动机磁链特性和静态转矩特性检测装置.在实测数据的基础上,采用非线性拟合和最小二乘方法实现了磁链模型和静态转矩模型的参数辨识,将参数已辨识特性模型的计算结果与实际测量的特性数据相比较,对模型的精度进行了评价,得到不同转子位置和不同相电流所对应的模型误差.     

基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机瞬时转矩控制

主要论述了基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制.在常规功率变换电路的驱动下,采用直接瞬时转矩控制虽然改善了开关磁阻电机驱动系统所固有的高转矩脉动,但由于励磁电流的上升和下降相对缓慢,使得系统的效率和动态性能有所降低.而四电平功率变换电路因能提供高电压给开关磁阻电机,使得励磁电流上升和下降所需时间减少,因此可改善开关磁阻系统的效率和动态性能.在基于四电平功率变换电路的SRM系统中,利用直接瞬时转矩控制,提出了在各种工作模式下的新的控制方法.所提方法通过计算机仿真和DSP驱动实验,证明了其有效性.     

Calculation of the electromagnetic parameters of a switchedreluctance motor using an improved FEM-BIEM-application to differentmodels for the torque calculation

This paper expands on a hybrid numerical method coupling the finite element method (FEM) and boundary integral equation method (BIEM), developed to calculate magnetic fields in a switched reluctance motor (SRM). This hybrid approach is a solution to the issues stemming from the small size and odd shape of the SRM airgap, where meshing an FEM grid is difficult. In the past, the stator and rotor FEM domains kept their actual shapes, which resulted in problems with the definition of the unit outward normal vector n&oarr; at the corner points of the SRM poles. Therefore, the normal derivative of the magnetic vector potential, i.e., the tangential component of the flux density, was undefined at these points. In this paper, a new approach with new definitions of the stator and rotor FEM domains is presented. The new concept defines the SRM airgap as a ring in which circular boundaries permit the correct definition of the normal derivative quantities and exploit the natural Neumann condition. The electromagnetic parameters of a 7.5 kW SRM prototype machine were calculated using this new approach. They compare favorably with test data. Phase magnetization characteristics also have good precision and smoothness. These electromagnetic parameters were then used to assess and compare two different SRM models for the calculation of the torque on the motor shaft, the linear trapezoidal model and the nonlinear model. The comparison between the measured torque and the torque as calculated with the two different models shows that the more simple trapezoidal model should be satisfactory in many cases and could, in particular, be used in automated SRM designs     

Analysis of rotor slotting saliency in induction motor sensorless control

This paper deals with induction machines study by Finite Element Analysis (FEA) for position sensorless control drives based on rotating voltage carrier injection. It focuses the analysis of the rotor slotting saliency, under the variations of: (1) supply of the machine (both the high frequency rotating voltage carrier and the fundamental frequency supply), (2) reference flux of the drive, (3) load torque, and (4) rotor geometry design. The relative spatial harmonic of the stator inductance space-vector responsible for the rotor slotting effect has been chosen as an index for evaluating the response to the high frequency carrier. A methodology for retrieving the stator inductance space-vector from a FEA is proposed as well. Results of the variation of the rotor slotting spatial harmonic of the stator inductance with the carrier frequency, the rotor flux linkage, the load torque and the rotor geometry are presented.     

基于固定矢量作用时间的新型直接转矩控制系统

永磁同步电动机传统直接转矩控制具有转矩脉动大、开关频率不恒定等缺点,在分析传统直接转矩控制中磁链和转矩脉动的基础上,利用固定矢量作用时间合成新矢量的新型直接转矩控制方法控制永磁同步电动机.该方法根据转矩和磁链误差来选择基本电压矢量对,根据磁链的位置和转矩误差的大小来确定所选择的基本电压矢量的作用时间,从而得到了新的合成电压矢量进行控制.仿真结果表明基于固定矢量作用时间的新型直接转矩控制方法能够有效减小传统直接转矩控制方法中的磁链和转矩脉动,同时不增加控制的复杂性,明显改善了系统的控制性能.     

基于TSF的开关磁阻电机脉宽调制变占空比控制

传统的基于转矩分配函数(TSF)的开关磁阻电机(SRM)控制策略存在电流跟踪效果较差和转矩脉动高的问题。为此提出一种变占空比的控制方法。该方法结合电流滞环和脉宽调制(PWM)技术,根据电感的线性模型特性进行区间分段,然后通过改变不同区间上PWM的占空比来调节绕组两端的电压,达到精确跟踪电流和抑制转矩脉动的目的。对改进后的控制方法进行了仿真和试验验证,结果表明:与传统控制方法相比,改进后的控制策略具有更小的电流跟踪误差和转矩脉动。