开关磁阻电机及控制系统仿真与建模

开关磁阻电机(SRM)应用广泛,但由于电机内部磁场的非线性和相电流难以解析等问题,因此高精确度的建模和仿真较为困难。电机及驱动系统建模的研究直接影响到电机的优化设计、动静态性能分析、控制策略的评估等。为此,介绍了一种SRM及控制系统的建模方法,利用Flux有限元软件搭建的电机本体模型与MATLAB搭建的控制系统进行联合仿真。通过试验,测得电机在不同运行状态下的电流波形,并与仿真结果比较。结果表明:不同控制方式下的电流波形与仿真结果一致,是一种行之有效的建模手段。     

开关磁阻平面电动机设计与仿真

随着半导体及精密加工技术的快速发展,对平面定位、加工和装配机械的要求越来越高.设计了一种结构新颖的开关磁阻平面电动机,采用直接驱动方式,省去了传统平面电动机中复杂的机械传动机构.在对开关磁阻平面电动机运动机理分析与研究的基础上,设计了实验样机的基本结构和具体参数.并在Ansofi Maxwell 3D环境下进行了仿真实验,验证了理论分析和计算结果的正确性,为开关磁阻平面电动机的进一步研究奠定了理论基础.     

开关磁阻平面电机电磁特性分析

为了加快开关磁阻平面电机的开发与应用,详细阐述了开关磁阻平面电机的组成结构和运行机理。对气隙磁导进行计算,并推导出动子3个特殊位置的电感和磁链解析计算式。采用Ansoft Max-well 3D软件进行了仿真实验,应用三维有限元法分别计算3个特殊位置的电感和磁链,并与解析计算结果进行对比,绘制了磁化曲线。仿真实验结果证明解析计算式的正确性,具有一定的实用价值。     

磁悬浮开关磁阻电机运行机理与仿真设计

磁悬浮开关磁阻电机集磁性悬浮与转矩驱动于一体,同时具有磁轴承与开关磁阻电机的优点,在悬浮驱动领域具有较好的发展前景.根据磁悬浮开关磁阻电机结构与运行机理,通过研究各种参数对电机运行性能的影响,使用RMxprt软件中提供的优化模块Optimization,对1.5 kW磁悬浮开关磁阻电机的结构参数做出优化设计,并根据优化结果制造出模型样机.样机符合设计要求,具有较好的运行和控制性能.     

开关磁阻电机驱动系统的仿真研究

针对开关磁阻电机应用开发中的问题,采用MATLAB/SIMULINK以及有限元计算软件对开关磁阻电机进行了建模和仿真的研究。结果证明了此建模方法的合理性、有效性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

开关磁阻平面电机运动机理及其结构设计

为了探讨半导体IC芯片在加工过程中平面定位的新方法,依据磁阻最小原理,采用类比法,建立了开关磁阻平面电机SRPM的线性数学模型,设计并给出了实验样机的基本结构、动子和定子的具体参数.实验样机动子在x和y方向上均采用三相绕组,每相绕组匝数为132匝,单相通电10 A时,最大电磁力为200 N.仿真实验结果证明,设计的SRPM理论分析正确、电机结构及设计参数合理.     

开关磁阻平面电机的鲁棒控制

基于能量耗散理论和开关磁阻电机原理,提出一种鲁棒无源性开关磁阻平面电机控制器,首先研究了开关磁阻平面电机的无源性控制在各种注入阻尼下的稳态和动态特性,指出了无源性控制方法存在的缺陷,并在无源性控制基础上,结合鲁棒控制技术,克服了一般无源性控制在静摩擦力和突加负载扰动下存在的稳态位置误差和动态品质恶化的缺陷,实现了提高控制品质和鲁棒性,仿真和试验结果证明了该方法的有效性。     

常用的开关磁阻电机仿真研究

针对常用的开关磁阻电机（SRM）仿真方法,从Matlab、Ansoft、Dymola三大仿真软件入手,将SRM的仿真研究归纳为四大类：Matlab中SRM的仿真、Ansfot中SRM的仿真、SRM在Matlab与Ansfot结合中的仿真及Dymola中的SRM的仿真。并对Matlab中SRM仿真方法进行了简单的分类,分析了各种方法的优缺点,为后续SRM的仿真研究提供参考。     

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.     

Maxwell 3D在开关磁阻平面电机结构设计中的应用

利用Maxwell 3D电磁场有限元分析软件对开关磁阻平面电机结构进行优化设计.对两种电机结构(动子宽齿结构、动子等齿结构)进行3D静磁场建模与仿真,获得磁场分布特性和电磁推力特性.仿真结果表明,等齿结构与宽齿结构相比,饱和程度低.而且等齿结构电磁推力的最大值较大,可控范围宽,即等齿结构要优于宽齿结构.仿真结果为电机结构设计和研制提供了一定的理论依据.     

Adjoint-Based Design Optimization of Nonlinear Switched Reluctance Motors

Abstract

This work investigates the application of the adjoint variable method (AVM) to switched reluctance motors (SRMs). A MATLAB toolbox developed by the authors estimates the sensitivities of the required objective function with respect to different geometric design parameters using at most one adjoint simulation. In this work, the AVM evaluates the sensitivities of the x and y components of the magnetic flux density, the phase flux linkage, and the electromagnetic torque of switched reluctance motors with respect to teeth height, yoke thickness, teeth pole arc angle, and teeth taper angle of both stator and rotor. The nonlinearity of the motor magnetic material is taken into consideration. The estimated sensitivities using AVM are compared with those obtained using the more accurate but time intensive central finite differences (CFD). An interior-point optimization algorithm utilizes the sensitivities of the electromagnetic torque of an SRM to maximize the motor static torque profile. Structural mapping technique is used to control the geometric design parameters through the optimization process.     

开关磁阻电机考虑互感下仿真模型的建立

目前开关磁阻电机仿真模型的建立很少考虑互感的影响,但实际电机电流换相过程中,相邻相产生的互感最大值可以达到自感的6.4%-7.0%根据所测得的互感磁链值,在Matlab下建立了考虑互感的开关磁阻电机模型,并对考虑互感和没有考虑互感的仿真结果进行比较,结果可知,考虑互感下电机模型的仿真结果更接近实际情况.     

高转矩密度横向磁场开关磁阻电机的设计

基于对横向磁场电机结构特点与工作原理分析的基础上,提出了一种适用于低速、直驱领域的模块结构横向磁场开关磁阻电机设计及主要位置磁化曲线的解析计算方法。样机试验结果表明,参数计算方法具有较好的精度,电机转矩密度和运行效率均高于同体积异步电机。     

高转矩密度横向磁场开关磁阻电机的设计

基于对横向磁场电机结构特点与工作原理分析的基础上，提出了一种适用于低速、直驱领域的模块结构横向磁场开关磁阻电机设计及主要位置磁化曲线的解析计算方法。样机试验结果表明，参数计算方法具有较好的精度，电机转矩密度和运行效率均高于同体积异步电机。     

开关磁阻电动机调速系统

开关磁阻电动机调运系统(简称SRD)是一种新型交流调运系统，兼有直流传动和普通交流传动的优点，以向传统调速系统挑战的势头逐步应用在家用电器、一般工业、伺服与调速系统、牵引电动机、高速电动机、航天器械及汽车辅助设备等领域。     

磁悬浮开关磁阻电动机研究

磁悬浮开关磁阻电机是高速电机领域的一个研究热点。分析了磁悬浮开关磁阻电机的基本原理，对电机数学模型的发展进行了详细的论述，在考虑和不考虑转子偏心的情况下对磁悬浮开关磁阻电机的磁场作了有限元分析和计算。有限元分析结果验证了电机数学模型的有效性。还介绍了磁悬浮开关磁阻电机空载和负载的实验情况，针对磁悬浮电机的非线性、多变量、强耦合的特点引进了一些先进的解耦控制算法。仿真结果验证了各控制算法的可行性。     

开关磁阻直线电动机运动轨迹控制

在基于开关磁阻直线电动机(LSRM)机理特性分析的基础上,进行了模型简化处理,并据此进行了PD位置跟踪控制器设计,采用力分配函数(FDF)的方法进行了推力波动抑制.在基于dSPACE DS1104 DSP运动控制卡构建的实验系统上进行了试验分析,结果表明,该控制方案无论是对突变的方波信号,还是对渐变的变频率正弦信号,都能无误差地跟踪,且过渡过程具有满意的动态品质,证明了该方法的有效性.