单相开关磁阻电机径向力的研究

针对开关磁阻电机特殊双凸极结构和非线性磁饱和产生较大电磁噪声的问题,设计一台相数最少的新型结构单相开关磁阻电机。对引起电磁噪声的径向力进行计算,分析径向力的产生原理和分布情况,采用有限元仿真软件Ansoft对其进行静态和动态磁场的仿真,并从结构参数出发对定子所受径向力进行优化,从而减少单相开关磁阻电机的电磁噪声和转矩脉动。     

多层绕组盘式横向磁通电机及建模分析

针对低速大转矩用盘式横向磁通电机中存在的C型定子结构不稳定，电机尺寸过大和生产效率低，U型定子和E型定子槽满率低、转矩密度小等问题，提出一种将绕组绕制在U型定子铁心两端的多层绕组盘式横向磁通电机拓扑结构。介绍了电机的结构和原理，并建立该电机基于磁阻的三维等效磁网络模型。在考虑永磁体空间漏磁的情况下，对主磁通进行计算并推导了空载磁链、空载反电动势和主要尺寸的关系。通过与双层绕组盘式横向磁通电机齿槽转矩、转矩密度和功率因数三维有限元结果的对比研究，分析所提出电机结构的优越性和有效性。试制出一台样机并进行空载反电动势的实验测试，通过仿真和实验测试的结果对比，验证该建模分析方法的准确性。性。     

直接驱动低速横向磁场开关磁阻电机研究

为了提高开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的转矩密度,实现低速、大转矩输出,满足伺服和电动车等直接电气驱动系统的要求,提出一种新型横向磁场开关磁阻电机(transverse flux switched reluctance motor,TFSRM)。将横向磁场电机的原理应用于开关磁阻电机,简化电机结构复杂程度,提高电机的转矩密度。详细介绍该电机工作原理及结构特点,运用三维等效磁网络法分析样机定、转子不同相对位置时的磁场分布,计算恒电流控制时电机的矩角特性。设计基于DSP(digital signal processor)的电流闭环控制系统,并对样机进行试验。试验结果与理论分析相吻合,理论分析与设计方法的可行性和有效性得到验证。     

电动汽车用永磁游标电机的设计与研究

提出具有低速大转矩特性的电动汽车用转子双边永磁型游标电机,结构上采用双定子、中间转子形式.内、外定子设计有能够完成磁通调制作用的调磁齿,转子磁极直接面向两侧气隙,实现了磁场内、外侧的双重调制,增强了电机转矩的输出能力.阐述了该电机的工作原理、说明了设计方法,给出电机设计参数及结构、装配示意图,以转矩的最大输出为目标,对内、外定子调磁齿周向宽度、径向高度及极弧系数等对电机性能有较大影响的结构参数进行优化研究,建立该电机的二维有限元模型,对该电机的电磁性能进行仿真分析,计算结果验证了理论分析的正确性.     

横向磁通开关磁阻电机转矩能力的分析

设计了1台永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机(PM-shield TFSRM)。通过在定、转子极间装设永磁体来屏蔽气隙中的漏磁,以提高输出转矩。采用三维有限元分析方法对电机的磁场进行了分析,表明了永磁屏蔽的有效性。在相同电流通过时,具有永磁屏蔽的横向磁通开关磁阻电机的平均转矩比没有永磁屏蔽的提高近1倍。     

开关磁阻电机静态特性和动态特性的有限元仿真分析

针对开关磁阻电机单相绕组通电励磁,双相绕组通电励磁两种不同工作方式,以四相8/6极样机为例,使用有限元分析软件Maxwell 2D,分别对电机的磁场分布.磁链.电流特性、电感特性、静态转矩等静态特性进行了仿真和参数化分析对比;利用Maxwell 2D瞬态仿真模块,为电机连接功率电路,采用优化的控制参教对开关磁阻电机的起动至稳态运转的动态过程进行了仿真分析,得到电机的各相绕组电流、输出转矩等动态特性,根据电机材料属性计算得到电机的铁心损耗.分析过程和仿真结果可以为开关磁阻电机的本体设计、性能校核分析、控制策略优化等研究提供可靠依据.     

永磁磁阻双转子混合电机的优化设计

永磁磁阻双转子混合电机是一种新型双转子电机.相较于双转子永磁同步电机,其内部的永磁转子被替换为同步磁阻转子,这种永磁磁阻双转子混合电机在许多方面的性能优于同样设计的双转子永磁同步电机,但存在外转子转矩脉动过大的问题.为了降低永磁磁阻双转子混合电机的外转子输出转矩的转矩脉动,提出利用田口法对电机进行优化,选择7个永磁磁阻双转子混合电机的参数作为优化因子,优化目标为齿槽转矩、外转子转矩脉动和内外转子的转矩.通过实验得到一组最佳优化参数,并用仿真实验验证了该参数组合较原始的参数确实能够降低永磁磁阻双转子混合电机外转子的转矩脉动,同时还能提高永磁磁阻双转子混合电机的内外转子的转矩,验证了田口法在新型永磁磁阻双转子混合电机这种复杂结构电机的多目标优化的有效性.     

一种异步电机直接转矩控制的建模与仿真

介绍以异步电机定子电压矢量为手段,控制电机的电磁转矩和定子磁链的DTC(Direct Torque Control)方法,建立异步电机旋转空间变换动态数学模型,实施α'β'转子坐标系、αβ定子坐标系变换到dq旋转坐标系上,改变定子电压squ幅值来控制定子磁链的角速度wd,进而控制电磁转矩。利用Simulink和M函数的强大仿真功能,对其进行直接转矩控制仿真。仿真结果表明,该数学模型较好地反映了异步电机调速特性,控制效果较好,验证了数学模型的有效性。     

基于等效转子电压的双馈感应发电机灭磁控制

针对电网电压故障引起的双馈感应发电机磁链弱阻尼振荡问题,提出一种采用等效转子电压的双馈感应电机灭磁控制策略。分析电网电压故障激起的双馈感应电机定子磁链的暂态过渡过程,建立定子磁链状态方程;通过求解状态方程的特征根和定子磁链的振荡频率及阻尼比,在转子电压前馈补偿项的基础上引入定子磁链的微分反馈项,得到等效转子电压参考值,并研究了其改善磁链欠阻尼特性和加快暂态磁链衰减的机理。最后,双馈感应发电机的仿真结果表明,本文方法可以较好地抑制故障期间的磁链振荡冲击,有利于双馈风电机组故障穿越能力的提高。     

永磁体层数与定子槽数对内置式分数槽集中绕组永磁电机性能的影响分析

为分析不同永磁体层数与定子槽数的作用效果,探究了具有多层永磁体结构的内置式分数槽集中绕组永磁同步电机的性能,设计并制造了9槽10极与18槽10极电机的仿真模型与原型机,采用有限元软件分析了不同永磁体层数与定子槽数对电机输出转矩、齿槽转矩、气隙磁密和齿部磁饱和等电磁特性的影响。理论分析及实验结果均表明,相比于9槽10极,18槽10极电机可以更好地抑制转矩脉动并提升平均输出转矩,同时,双层永磁体电机相比单层永磁体电机具有更优异的性能。     

磁通切换电机研究现状与展望

磁通切换电机继承了无刷结构的双凸极电机转子上既无永磁体也无绕组,结构简单、坚固耐用,适合宽转速范围运行等诸多特点,而且每相电枢绕组匝链的磁链为双极性,因此反电动势常数和输出转矩高于磁链为单极性的电机,具有广泛的工业应用前景。文章分别阐述了电励磁、永磁和混合励磁切换电机的基本原理、工作特性、电机设计和分析方法,针对磁通切换电机研究现状和存在的不足,探讨了磁通切换电机技术的发展趋势和研究方向。     

内置式永磁电机齿槽转矩削弱方法研究

为抑制永磁同步电机齿槽转矩,减少电机振动与噪声,提出一种定子齿顶开辅助槽与转子外圆偏心的结构来抑制齿槽转矩,提升电机的输出性能.首先建立了定子齿顶开槽前后与主气隙分布函数解析式,分析定子开槽与电机主磁场分布及齿槽转矩的关系,同时分析了转子外圆偏心后对齿槽转矩的影响.以内置3相8极48槽V型永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿顶辅助槽个数、槽宽、槽深、槽位置以及转子外圆偏心距等参数进行优化对比分析,获得最优的参数匹配.结果表明：定子齿顶双矩形对称开槽以及转子外圆偏心的方式能有效改善主气隙磁场分布,抑制电机齿槽转矩,优化后的电机气隙磁密5、11、15、17谐波幅值下降明显,电机齿槽转矩峰值降低了59.6%,反电势波形正弦性增强,平均转矩提升,电机输出性能明显改善.     

混合磁路多边耦合电机的转矩提升功能

为对混合磁路多边耦合电机在提升电磁转矩方面的作用做一分析,通过理论分析和实验研究对比这种电机和同体积的混合式步进电机的电磁转矩,说明该结构的电机在提升电磁转矩方面的作用.运用等值磁网络模型的方法解析得到混合磁路多边耦合电机的电磁转矩,指出电磁转矩中含有永磁体转矩、磁阻转矩和轴向线圈转矩3种成分,其中轴向线圈转矩的存在是混合磁路多边耦合电机转矩较混合式步进电机转矩增加的原因.实验结果说明了轴向线圈在提高电机电磁转矩,提高电机铁心利用率方面的作用.     

转矩脉动控制下开关磁阻电机振动特性分析

为探究开关磁阻电机在转矩脉动控制方式下的电磁振动,采用控制电路和有限元分析相结合的方法,模拟仿真了实际工况下电机的振动特性,并进行了实验验证.首先有限元分析了开关磁阻电机的机电特性,建立了转矩分配函数控制方式;然后将该脉动控制方式下的电路参数,作为开关磁阻电机磁机械耦合有限元数值模型的输入,获得电机转矩脉动控制下的振动特性;最后实验验证了该模型方法的正确性.本文研究对设计综合性能优良的开关磁阻电机具有十分重要的意义.     

基于DE-RVM的开关磁阻电机无位置传感器研究

位置传感器的存在降低了开关磁阻电机可靠性与容错性,增加系统复杂度与成本.针对这一问题,提出了基于差分进化算法优化的相关向量机的开关磁阻电机转子位置估算方法.采用相关向量机(relevance vector machine,缩写RVM)建立电机转子位置角预测模型,并利用差分进化(differential evolution,缩写DE)算法优化组合核函数参数,发挥其全局最优、快速收敛等优点,实现电机电流、磁链、转矩、转子位置角间的非线性映射.结果表明,该方法能够在无位置传感器情况下实现开关磁阻电机转子位置在线估算,且估算精度较高、电机运行性能稳定.     

基于反推算法的六相感应电机SVM-DTC控制方法

针对传统直接转矩控制运行时存在逆变器开关频率不恒定、转矩脉动大的问题,从六相电机空间矢量解耦特点入手,提出了一种转子磁链闭环的六相感应电机反推式空间矢量调制与直接转矩控制(space vector modulation and direct torque control,SVM-DTC)方法.首先,分析和建立了六相电机数学模型,并运用新虚拟电压平衡矢量来确定空间电压矢量脉宽调制(space voltage vector pulse width modulation,SVPWM)方案以便减小电机定子谐波电流;其次,应用反推算法设计转速反推控制器替代传统直接转矩控制中的转速PI控制器,应用转矩反推控制器与磁链反推控制器得到静止坐标系下的定子电压实际分量;最后,在Matlab/Simulink中进行系统的仿真验证.通过仿真与PI控制的改进DTC方法相对比可知,该控制方案下电机具有响应速度快、转矩脉动小、可调参数少和可改善定子电流波形等优点,并使逆变器工作在恒定开关频率下.     

开关磁阻电机新型励磁模式研究

开关磁阻电机(SRM)的双凸极结构及高度非线性的特点,导致其存在着较为明显的转矩脉动,由此极大地限制了其在某些领域的进一步应用。基于此,文中提出一种新型的两相励磁模式,旨在实现转矩脉动抑制的同时,能够兼顾其电机出力的提高。针对传统绕线模式,分析其磁场存在的主要问题,揭示转矩脉动产生的深刻根源;针对新型励磁模式,以有限元分析计算为工具,获得了其静态电磁特性。通过结果比对分析,验证了新型励磁模式的可行性。     

异步电机的直接转矩控制仿真

采用空间矢量建立异步电机数学模型,利用Matlab中的Simulink库搭建了完整的仿真系统,并对仿真系统中的异步电机模块、逆变器模块和控制模块的搭建做了详细的描述。控制模块基于定子坐标系计算出转矩和定子磁链,根据转矩值和定子磁链值再发出控制开关量,以获得转矩的高动态性能。直接转矩控制与矢量控制相比,省去了复杂的坐标变换,克服了对电机转子参数的依赖性,具有转矩响应快的优点。仿真结果表明,直接转矩控制在异步电机中高速工况下具有良好的控制效果。     

容错型牵引电机驱动系统的间接定子量控制

针对基于三相四开关容错逆变器的电力牵引传动系统,提出牵引电机的间接定子量控制方案.采用间接定子量算法生成参考电压矢量,以固定逆变器开关频率和减小电磁转矩脉动;通过含有饱和限幅环节的改进型磁链观测器抑制定子磁链的积分漂移.针对三相四开关空间电压矢量的特殊性,给出了容错逆变器SVPWM调制算法;考虑到容错逆变器直流侧电容中点电压不平衡的问题,建立了中点电压补偿模型,提出了一种基于PID调节器的补偿方案.通过MATLAB/Simulink仿真实验证明了所设计的基于三相四开关容错逆变器的牵引电机间接定子量控制方案的可行性和有效性.     

永磁同步电动机直接转矩控制理论分析

根据永磁电机基本方程,经过坐标变换,推导出凸极式永磁电机输转矩的解耦表达式,故保持定子磁链为额定值,通过对逆送器开关状态的选择,控制定转子磁链夹角,从而直接控制电机输出转矩。理论上该方案具有精度高,快速的特点。