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.     

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。     

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.     

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.     

开关磁阻电机驱动系统电流波形及其对系统性能的影响

开关磁阻电机驱动系统具有电机结构坚固、系统调速特性优良等特点,整个系统的输出特性与电机电流波形有密切的关系,本文在分析开关磁阻电机电流波形特点与电机输出特性的基础上,结合所研制的样机,分析了电机电流波形对系统运行特性的影响,导出了开关磁阻电机实现最优运行的电流控制策略.     

新型复合转子永磁磁阻电机设计

基于对永磁磁阻电机弱磁扩速特性分析的基础上,提出了一种以整个调速范围内逆变器电流定额最小为目标,实现复合转子结构永磁磁阻电机优化设计的新方法。样机的分析结果表明电机系统在满足提供大转矩和宽调速范围运行要求时,具有较高的运行效率和功率因数,而且该方法具有良好的可操作性。     

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。     

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     

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。     

新型复合转子永磁磁阻电机设计

基于对永磁磁阻电机弱磁扩速特性分析的基础上,提出了一种以整个调速范围内逆变器电流定额最小为目标,实现复合转子结构永磁磁阻电机优化设计的新方法。样机的分析结果表明电机系统在满足提供大转矩和宽调速范围运行要求时,具有较高的运行效率和功率因数,而且该方法具有良好的可操作性。     

减小小功率开关磁阻电机转矩脉动的迭代学习控制

优化开关磁阻电机的相电流波形来减小开关磁阻电机的转矩脉动是国内外学者争相研究的热点问题.本文基于开关磁阻电机的线性和非线性电感模型,在转矩反馈的基础上,提出了转矩补偿的迭代学习控制方法,通过迭代学习,调整各相绕组不同位置的电流给定值,优化开关磁阻电机的相电流波形.仿真研究证实了本文所提出的转矩补偿迭代学习控制方法具有精度高、收敛速度快的优点,从而有效减小了开关磁阻电机的转矩脉动.     

绕组形式对永磁辅助同步磁阻电机影响研究

本文首先对比了永磁辅助同步磁阻电机采用集中绕组和分布绕组时电机电感、反电势等参数的差异,然后分析了两种电机在抗退磁能力上的差别和原因,最后对两种电机的损耗和效率进行了对比。集中绕组永磁辅助同步磁阻电机和分布绕组永磁辅助同步磁阻电机在效率上基本相当,但在抗退磁方面有较大的差异。     

开关磁阻电机绕组短路故障的检测与研究

开关磁阻电机具有很强的容错能力,但这种能力也是有限的。在开关磁阻电机绕组短路的情况下对开关磁阻电机容错能力进行深入的研究。通过建模和测试,针对以下两种情况进行了理论分析和实验:一种是相极问绕组完全短路,另一种是相极间绕组部分短路。实验证明相绕组短路导致转矩减少,为了弥补转矩的减少,绕组电流就要增加;在相绕组部分短路的情况下,对输出总转矩的影响可以忽略。     

一种无轴承开关磁阻电机悬浮性能分析

提出了一种新型结构无轴承开关磁阻电机,其结构简化,运行过程中不需要切换控制绕组,降低了控制系统的复杂性。分析了该电机的结构特点和悬浮原理,并基于有限元计算法对新型结构电机和常规结构电机进行了比较,包括:1)两种电机在旋转过程中转子径向气隙磁密分布、径向力产生情况以及产生悬浮力的同时对静态输出转矩的影响;2)比较了控制绕组通电电流变化时产生径向力情况及对静态旋转转矩的影响。性能分析及比较结果表明,新型结构无轴承开关磁阻电机具有优良的悬浮与旋转性能,研究结果为该电机的进一步建模及运行控制建立了基础。     

样条函数仿真开关磁阻电机稳态特性

鉴于开关磁阻电机的电磁关系很复杂,采用Ansys有限元分析软件计算开关磁阻电机的磁链曲线和矩角特性,利用有限元计算结果建立了开关磁阻电机的数学模型,采用样条函数仿真法实现开关磁阻电机的电流和转矩波形计算,仿真样机稳态特性。     

开关磁阻发电机相电流理论解析

介绍了开关磁阻发电机的基本电路方程、相绕组电感曲线、相绕组磁链特性及相电流解析。     

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。