Effects of Winding Attachment Positions on Output Characteristics of Flux‐Modulating Synchronous Machines

The flux‐modulating synchronous machine (FMSM) is a new type of multipole SM with nonoverlapping concentrated armature and field windings on the stator. This paper compares the output characteristics of two FMSMs through finite element analysis (FEA) and experiments. In both of the FMSMs, the attachment positions of the armature and field windings are swapped. To determine the reason for the discrepancies in their output characteristics, unsaturated inductances were calculated using a d‐‐q equivalent circuit. In addition, the calculated results of the inductances were confirmed through a visualization of the leakage fluxes using FEA. The results of the study show that the synchronous inductance can be reduced by attaching the armature winding to the air‐gap side of the stator teeth and that the reduction leads to an increase in output power.     

开关磁阻直线电机的设计及其推力优化

设计了一种开关磁阻直线电机,使用JMAG软件对其进行了仿真和优化。进行了推力公式的推导,研究了导通顺序和初始位置对电机推力的影响,并分析了三种典型情况的磁力线分布。对电机的定子和动子的齿部和轭部高度、宽度及铁耗进行仿真优化,得出了最优参数。将有取向硅钢应用于该电机,研究了推力与轧制角的关系,并与使用普通硅钢的开关磁阻直线电机进行了对比,推力有一定提升。提出在动子齿部开切向槽的方案,结果表明,开切向槽对推力的影响较小,并能显著减小推力波动。     

开关磁阻电机调速系统在煤矿井下的应用

随着开关磁阻电机的调速控制系统日臻完善，因其优越性能使得在各行业得到迅速推广，但在煤矿井下的特定环境中使用该调速系统仍存在着诸多问题有待分析研究。     

Sensorless control of synchronous reluctance motors using on‐line parameter identification method not affected by position estimation accuracy

This paper presents a novel on‐line parameter identification method for sensorless control of Synchronous Reluctance Motors (SynRMs). Although conventional sensorless control methods based on mathematical models usually need some complex measurements of motor parameters in advance, the proposed identification method does not require them and can be realized on‐line. The proposed method identifies motor parameters under sensorless control, so rotor position and velocity cannot be used to identify these parameters. However, the proposed method does not need rotor position and velocity, and identified parameters are not affected by these estimation errors. The sensorless control using identified motor parameters is realized, and the effectiveness of the proposed method is verified by experimental results. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 155(3): 62–69, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20258     

开关磁阻电机转速调节器参数模糊自整定的研究

开关磁阻电机(SRM)具有较强的非线性,很难建立其准确的数学模型,在传统PID调速控制中难以获得整个调速范围内Kp、KI、KD 3个参数的最优组合。而固定参数的传统PID调节器,不利于系统调速的精准性与抗干扰性。通过分析传统PID调节器3个参数的控制特点,主要针对起动、调速、负载扰动等若干状态下,建立适当的、通用的模糊控制规则,将模糊控制和PID控制相结合,构成SRM的模糊PID转速调节器,实现Kp、KI、KD 3个控制参数的自适应调节,从而获得在整个调速范围内不同负载下较好的调速特性。仿真试验表明,所提出方法避免了固定参数转速调节器的比例积分环节导致的低速、轻载工况下的转速超调与振荡,克服了单纯模糊控制所导致的调速误差。     

一种开关磁阻电动机功率变换器故障诊断方法

针对现有开关磁阻电动机功率变换器故障诊断方法存在可靠性不高等问题,提出了一种新型的功率管故障诊断方法。该方法以不对称半桥型功率变换器主电路为研究对象,以常见的功率管开路和短路2种故障情况为诊断对象,通过比较母线电流估算值和实测值来判断故障,结合故障相绕组电流实现故障相的识别,必要时通过中断测试来确定故障点。选取电动机空载、低速度和高速度运行等较难实现故障诊断的工况进行了试验分析,结果表明,该方法均能完成故障类型的定性及故障点的准确定位。     

基于转矩分配函数的开关磁阻电机的效率优化方法

开关磁阻电机使用传统的转矩分配函数(TSF)控制时虽然可以起到一定的抑制转矩脉动的作用,但却由于换相阶段电流峰值过高,电流可控性下降等问题使得其在换相阶段出现较为明显的转矩脉动,以及较高的铜耗。针对这一问题,提出了一种基于TSF的开关磁阻电机的效率优化方法。将电机特性作为约束条件,以铜耗为优化目标建立最优化模型,利用多重嵌套的遗传算法将该最优化模型应用于Simulink仿真中,得到不同参数下最优的电流参考曲线。再根据不同转速下对电机性能的需求,进一步筛选权重参数,从而得到最优的电流参考曲线。仿真和实验结果表明,该方法能够有效地降低换相阶段的电流峰值、降低电流控制难度,进而在较低转速下抑制转矩脉动、在较高转速下提高效率。     

开关磁阻电动机新型功率变换器的仿真研究

功率变换器是开关磁阻电动机驱动系统的重要组成部分,其性能的好坏将直接影响电动机的工作效率和可靠性。介绍了一种新型无源升压功率变换器,对其结构原理及工作特性进行了分析,并在MATLAB／simulink环境下对四相8／6极开关磁阻电动机进行了仿真研究,仿真结果表明,新型功率变换器可以显著地增大启动转矩,同时缩短电流的续流时间,降低制动转矩,提高了系统的效率和动态性能。     

短距绕组轴向磁阻式旋转变压器的优化分析

为了降低测量误差,提出了一种具有分布式绕组的轴向磁阻式旋转变压器,并对一些结构参数进行了相应的优化分析。说明了这种新型旋转变压器的结构组成,在每极每相齿数不同的情况下,应用磁路解析法推导了函数误差的变化规律;运用有限元分析法研究了气隙以及极对数改变时对信号绕组的输出电势产生的影响。分析结果表明,结构参数的改变会引起输出电势的幅值以及函数误差的变化。通过优化分析,提高了这种具有分布式绕组的轴向磁阻式旋转变压器的测量精度,为样机的制作提供理论依据。     

新型开关磁阻电机功率变换器

本文在经典功率变换器的基础上设计了一种含谐振电路的新型功率变换器,该功率变换器每相仅需一个功率开关管和一个功率二极管,实现了用最少功率开关管使开关磁阻电机稳定运行的目的。通过MATLAB仿真,与不对称半桥型和公共开关型功率变换器进行比较,结果表明本文设计的新型功率变换器具有高性能、经济和高效的特点。