基于Magnet三相開關(guān)磁阻電動機(jī)建模與仿真

根據(jù)開關(guān)磁阻電動機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu),簡要概述了電機(jī)設(shè)計(jì)的基本方法、注意事項(xiàng)及步驟,并利用vb語言編寫了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。設(shè)計(jì)了一臺16/12極開關(guān)磁阻電動機(jī),利用ansoft軟件對電機(jī)參數(shù)進(jìn)行了仿真,得出了效率、功率、轉(zhuǎn)矩脈動等特性曲線,仿真結(jié)果為現(xiàn)有開關(guān)磁阻電動機(jī)的優(yōu)化與改進(jìn)提供了依據(jù)。

為降低轉(zhuǎn)矩脈動,提出四相開關(guān)磁阻電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制原理、步驟和實(shí)現(xiàn)方法。借鑒感應(yīng)電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制思想,基于能量等效原則推導(dǎo)出四階磁鏈正交變化矩陣,指出采用坐標(biāo)分解法所得的磁鏈幅值是正交變換法所得幅值的1.4倍。針對正八邊形的電壓空間矢量,分析了磁鏈與電壓矢量間的影響關(guān)系,設(shè)計(jì)了開關(guān)矢量表。仿真和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩穩(wěn)態(tài)誤差可控制在5%范圍內(nèi),部分解決了開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動大的問題。

五相開關(guān)磁阻電動機(jī)(5-phaseswitchreluctancemotor,以下簡稱五相srm)除了具備srm一貫的結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、容錯能力強(qiáng)和運(yùn)行效率高等特點(diǎn)外,相對于三相和四相srm來說其轉(zhuǎn)矩脈動更小,運(yùn)行更加平穩(wěn)。

由于srm電動機(jī)及功率變換器具有非線性,srm控制系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個比較復(fù)雜的問題?；趕rm電動機(jī)能量轉(zhuǎn)換理論,利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行srm非線性建模,得到srm電動機(jī)開關(guān)角度最優(yōu)控制規(guī)律。并以tms320lf2407a數(shù)字信號處理器為控制核心,采用只有四個主開關(guān)管的功率主電路,針對4相8/6極srm設(shè)計(jì)開發(fā)了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)角優(yōu)化控制技術(shù)的高精度srm系統(tǒng)。仿真和試驗(yàn)結(jié)果證明,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠,運(yùn)行效率高,具有較高的實(shí)用價(jià)值。

開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(jī)系統(tǒng)(srd)是70年代開始研制,80年代逐步發(fā)展起來的一種新穎機(jī)電一體化驅(qū)動設(shè)備,其性能優(yōu)越,發(fā)展前景廣闊。本文以所開發(fā)的sr71-8/6(250w)樣機(jī)為基礎(chǔ),比較系統(tǒng)地研究了pwm調(diào)壓調(diào)速型開關(guān)磁阻電動機(jī)原理,對所開創(chuàng)的一種-7.5°～22.5°的相繞組導(dǎo)通控制模式進(jìn)行了詳細(xì)分析,并給出了相應(yīng)的仿真和實(shí)踐結(jié)果。

文章介紹了適用于工業(yè)運(yùn)輸設(shè)備的開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng),由于其具有起動電流小,起動轉(zhuǎn)矩大,運(yùn)行效率高的特點(diǎn),因此能夠解決工業(yè)運(yùn)輸設(shè)備中重載不能起動和能耗較大的實(shí)際問題,并提出了設(shè)計(jì)方案,說明了運(yùn)行過程,指出了該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

在分析了開關(guān)磁阻電動機(jī)閉環(huán)速度控制方案的基礎(chǔ)上,針對pid算法在開關(guān)磁阻電動機(jī)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題,給出了相應(yīng)的解決方法,提出了非線性變速積分pid算法,并成功地解決了在低采樣周期時pid算法的積分飽和問題。

三相電動機(jī)

在分析開關(guān)磁阻起動/發(fā)電系統(tǒng)(srs/g)運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出了一種基于ansoft/sim-plorer的srs/g系統(tǒng)建模方法.該方法利用simplorer的電路元件庫搭建srs/g的功率變換器及其外圍電路,根據(jù)srm小信號分析模型進(jìn)行比例積分(pi)參數(shù)整定和參數(shù)優(yōu)化,電機(jī)起動時采用轉(zhuǎn)速外環(huán)pi調(diào)節(jié)加內(nèi)環(huán)電流斬波、發(fā)電時采用電壓外環(huán)pi調(diào)節(jié)加內(nèi)環(huán)變開通角的控制策略對srs/g系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析.仿真結(jié)果與樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果的比較驗(yàn)證了模型的正確性.該模型修改容易、直觀性強(qiáng),便于對不同的控制策略進(jìn)行特性分析,為研究和設(shè)計(jì)srs/g控制系統(tǒng)提供了一種有效的工具.

介紹開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)給壓力機(jī)性能帶來的變革,簡述全數(shù)字系列(dt系列)開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)在壓力機(jī)上應(yīng)用及其特性。并對其實(shí)際應(yīng)用時的打擊能量進(jìn)行了現(xiàn)場測試,對dt系列開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)的突出性能進(jìn)行了總結(jié)。

開關(guān)磁阻電機(jī)是由功率變換器電路、雙凸極磁阻電機(jī)及其控制器組成的新型機(jī)電一體化調(diào)速電動機(jī)系統(tǒng),其性能優(yōu)越,發(fā)展前景廣闊。

介紹了開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(srd)的各個組成部分和功率變換電路應(yīng)具備的條件,闡述了該系統(tǒng)的功率變換電路和系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖,給出了系統(tǒng)應(yīng)用的控制方式、位置檢測電路和電流檢測的方法。

提出了一種新的開關(guān)磁阻電動機(jī)解析模型,并根據(jù)此模型設(shè)計(jì)了雙開關(guān)磁阻電動機(jī)的改進(jìn)交叉耦合同步控制方法。針對現(xiàn)有模型的轉(zhuǎn)矩計(jì)算不便問題,利用磁鏈-轉(zhuǎn)子位置關(guān)系曲線的對稱性特點(diǎn),提出了快速轉(zhuǎn)矩計(jì)算模型,方便在線實(shí)時計(jì)算瞬時轉(zhuǎn)矩,并把此模型應(yīng)用到兩臺電機(jī)同步控制,兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)矩差實(shí)時計(jì)算后,取反并與速度差耦合,同時反饋到速度控制端。仿真結(jié)果表明,該方法縮短了同步時間,減小了最大速度差,降低了轉(zhuǎn)矩抖動,使同步過程更加平穩(wěn),功率輸出平衡得到改善。

本文首先介紹了開關(guān)磁阻電動機(jī)的工作原理及常用控制方式,有電流斬波、脈寬調(diào)制方式和角度位置控制方式,其次介紹了開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本組成,其中對功率變換器、位置檢測器、電流檢測器、控制器的作用進(jìn)行了簡單的闡述,最后介紹了開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用。

開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是一種新型的調(diào)整系統(tǒng),其性能指標(biāo)高于普通交流電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)及直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。文章給出了開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),并介紹了該系統(tǒng)在無極繩牽引車、電牽引采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)中的應(yīng)用。

針對微型電動汽車運(yùn)行工況和驅(qū)動性能要求,設(shè)計(jì)了一種開關(guān)磁阻電動機(jī),通過采用有限元對電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化,并構(gòu)建了基于開關(guān)磁阻電動機(jī)的驅(qū)動控制系統(tǒng)。在控制策略上采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng):速度環(huán)采用pi控制、電流環(huán)采用角位置控制與電流斬波控制相結(jié)合的方法,有效減小了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動。理論建模仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)表明,該電機(jī)在低壓大電流的工作條件下,具有動態(tài)性能好、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn),能滿足微型電動汽車頻繁起動、加速、爬坡等動力性能要求,在微型電動汽車中具有潛在的應(yīng)用前景。

磁懸浮開關(guān)磁阻電動機(jī)結(jié)合了開關(guān)磁阻電動機(jī)和磁軸承的特點(diǎn),通過電磁力控制轉(zhuǎn)子徑向位置。分析了磁懸浮開關(guān)磁阻電動機(jī)懸浮力和旋轉(zhuǎn)力的產(chǎn)生原理。基于開關(guān)磁阻電動機(jī)轉(zhuǎn)子的四個特殊位置,利用二維有限元方法分析了轉(zhuǎn)子位于中心位置與有徑向偏心時的電機(jī)內(nèi)部磁場,給出了磁場分布圖、徑向懸浮力與徑向偏心矩的關(guān)系曲線、旋轉(zhuǎn)力與徑向偏心矩的關(guān)系曲線,為進(jìn)一步描述磁懸浮開關(guān)磁阻電動機(jī)懸浮力與旋轉(zhuǎn)力的模型提供了依據(jù)。

在已知開關(guān)磁阻電動機(jī)磁化曲線的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于歸一磁鏈/電流法的srm間接位置檢測方法。該方法是以各相的電壓、電流為輸入,積分得到磁鏈,對磁鏈歸一化,查找磁鏈歸一化后的二維表,得到相應(yīng)的位置角。該方法解決了傳統(tǒng)磁鏈/電流法依據(jù)原始磁化數(shù)據(jù)形成查找表且表格利用率低的問題,能夠較準(zhǔn)確地估算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置。利用matlab提供的simulink系統(tǒng)環(huán)境對開關(guān)磁阻電機(jī)間接位置檢測方案建立仿真模型,仿真結(jié)果表明電機(jī)運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速下,該方法均能對轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行估算且具有較高的精度和可靠性。

針對開關(guān)磁阻電動機(jī)(srm)的電感模型,提出了一種新的無位置傳感技術(shù);能在較寬調(diào)速范圍內(nèi)準(zhǔn)確地估計(jì)電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置。構(gòu)建了以spartan-3adspfpga為核心的純硬件無位置傳感器控制電路;給出了基于xilinxfpga/cpld開發(fā)平臺和matlab/simulink仿真環(huán)境進(jìn)行dsp功能實(shí)現(xiàn)的方法和設(shè)計(jì)流程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該控制電路簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加了系統(tǒng)的可靠性,提高了系統(tǒng)的實(shí)時性。

常用三相電動機(jī)和單相電機(jī)

常用三相電動機(jī)和單相電機(jī)

開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是由嵌入式微處理器、大規(guī)模數(shù)字模擬器件、電力電子功率器件及開關(guān)磁阻電機(jī)共同組成的新型調(diào)速系統(tǒng)。該調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機(jī)械強(qiáng)度高、高效節(jié)能、調(diào)速精度高、啟動電流小、可頻繁正反轉(zhuǎn)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn),可在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行。