磁阻电机

磁阻电机，一种连续运行的电气传动装置，其结构及工作原理与传统的交、直流电动机有很大的区别。它不依靠定、转子绕组电流所产生磁场的相互作用而产生转矩，而是依靠"磁阻最小原理"产生转矩。

所谓"磁阻最小原理"，即:"磁通总是沿着磁导最大的路径闭合，从而产生磁拉力，进而形成磁阻性质的电磁转矩"和"磁力线具有力图缩短磁通路径以减小磁阻和增大磁导的本性"。

因此它的结构原则是，在转子旋转时，磁路的磁阻要有尽可能大的变化。所以，该电动机的定、转子均采用双凸极结构，并用硅钢片叠制而成。在每个定子磁极上都装有简单的集中绕组，并把径向相对的两个定子磁极上的绕组以串联或并联的方式构成一相。在转子上无任何绕组，也无永磁体。按照电动机的相数，可分为奇数相和偶数相。按照电动机的磁路结构，可分为两极型长磁路结构和四极型短磁路结构。按照电动机的通电励磁模式，有单相励磁和多相励磁之分。

双凸极永磁电机，是磁阻电机的另一种形式。它与普通磁阻电机的区别在于，在每个电机齿上安装有永磁体。电机运行时当定子绕组产生的磁场与永磁体磁场方向相同时，磁场可以从齿部流通。而当定子绕组产生的磁场与永磁体磁场相反时，齿的内部形成了回路，磁场无法通过齿部。这样就好像是磁路的开关，因此得名。开关磁阻电机的优点在于，电机的最大转矩将由于存在永磁体而增大。但每一个周期，永磁体的功率都为0。即永磁体并不提供能量，而且这种电机的转矩脉动将有所增加。

前言

第1章 绪论

1.1 开关磁阻电机的发展概况

1.2 开关磁阻电机的结构特点

1.2.1 开关磁阻电机的优点

1.2.2 开关磁阻电机的缺点

1.3 开关磁阻电机的优化方法

1.4 开关磁阻电机系统抑制转矩脉动技术

1.4.1 基于抑制转矩脉动的传统控制策略

1.4.2 基于抑制转矩脉动的线性化控制

1.4.3 基于抑制转矩脉动的变结构控制

1.4.4 基于抑制转矩脉动的智能控制理论

1.4.5 基于抑制转矩脉动的转矩分配策略

1.4.6 基于抑制转矩脉动的迭代学习控制

1.4.7 基于抑制转矩脉动的微步控制策略

1.4.8 其他方法

1.5 开关磁阻电机未来研究方向

1.6 开关磁阻电机的工业应用

第2章 开关磁阻电机的工作原理及数学模型

2.1 开关磁阻电机基本原理

2.2 开关磁阻电机的一些基本结构

2.2.1 单相开关磁阻电机

2.2.2 两相开关磁阻电机

2.2.3 三相开关磁阻电机

2.2.4 四相开关磁阻电机

2.2.5 五相以上开关磁阻电机

2.3 开关磁阻电机改进结构

2.4 开关磁阻电机数学模型

2.4.1 电路方程

2.4.2 机械方程

2.4.3 机电联系方程

2.4.4 线性模型

2.4.5 准线性模型

2.4.6 非线性模型

2.5 混合励磁开关磁阻电机数学模型

2.5.1 混合励磁电机磁路特点

2.5.2 混合励磁开关磁阻电机转矩平衡方程

第3章 开关磁阻电机电磁设计

3.1 开关磁阻电机设计及优化方法

3.1.1 电机本体结构设计

3.1.2 电机参数优化设计

3.2 开关磁阻电机损耗分析

3.2.1 绕组铜损分析

3.2.2 机械损耗分析

3.2.3 杂散损耗分析

3.2.4 电机铁损分析

3.3 开关磁阻电机参数计算

3.3.1 电负荷与磁负荷

3.3.2 主要尺寸

3.4 开关磁阻电机本体设计示例

3.4.1 相数、极数和绕组端电压

3.4.2 主要尺寸的选择

3.4.3 其他结构尺寸及绕组匝数

3.4.4 电流及转矩计算

3.4.5 绕组设计

3.4.6 参数计算

第4章 开关磁阻电机性能优化

4.1 电机电磁场的理论基础

4.2 有限元法

4.2.1 有限元法的发展

4.2.2 Ansoft软件简介

4.2.3 Ansoft有限元法

4.2.4 电磁场有限元方法的特点及一般步骤

4.3 RMxprt软件设计及使用方法

4.3.1 启动软件

4.3.2 新建SRM模型

4.3.3 建模结果

4.3.4 仿真计算

4.3.5 模型导出

4.4 Maxwell2D软件设计及使用方法

4.4.1 打开工程文件

4.4.2 模型设置

4.4.3 材料设置

4.4.4 边界及激励源设置

4.4.5 设置铁芯损耗参数

4.4.6 设置仿真参数

4.4.7 运动部分设置

4.4.8 仿真运算

4.5 有限元分析结果处理

4.5.1 RMxprt输出的性能曲线

4.5.2 Maxwell2D的求解结果

4.5.3 有限元后处理

4.6 基于转矩波动抑制电机本体优化

4.6.1 影响转矩波动的因素

4.6.2 开通角、关断角对转矩波动的影响

4.6.3 定子磁极结构对转矩波动的影响

第5章 开关磁阻电机的控制策略

5.1 开关磁阻电机控制方式

5.1.1 角度位置控制(APC)

5.1.2 电流斩波控制(CCC)

5.1.3 电压斩波控制(CVC)

5.2 开关磁阻电机调速特性

5.3 开关磁阻电机能量回馈控制

5.3.1 开关磁阻电机发电运行机理

5.3.2 开关磁阻电机发电运行的励磁过程

5.3.3 开关磁阻电机的能量变换理论

5.3.4 开关磁阻电机发电状态工作特点

5.4 开关磁阻电机PID控制

5.4.1 标准数字PID算法

5.4.2 其他PID方法

5.5 迭代学习控制

5.5.1 基于模型控制系统和迭代学习控制系统概述

5.5.2 迭代学习控制过程和开环PID迭代学习控制

5.6 开关磁阻电机的转矩分配控制系统设计

5.6.1 速度调节器设计

5.6.2 转矩分配函数的设计

5.6.3 电流控制器设计

第6章 开关磁阻电机调速系统硬件设计

6.1 开关磁阻电机调速系统在电机控制中的地位

6.1.1 与步进电动机驱动系统的比较

6.1.2 与反应式同步电动机的比较

6.1.3 与直流电动机的比较

6.1.4 与无换向器直流电动机的比较

6.1.5 与异步电动机变频调速系统的比较

6.2 功率电子器件

6.2.1 功率MOSFET特点

6.2.2 功率IGBT工作特点

6.3 PWM控制技术

6.3.1 传统PWM技术

6.3.2 优化后的PWM技术

6.3.3 空间电压矢量PWM控制

6.3.4 跟踪型PWM控制技术

6.4 开关磁阻电机控制器功率拓扑结构

6.4.1 不对称半桥主回路

6.4.2 H桥主回路

6.4.3 不对称半桥改进型

6.4.4 (n+1)型功率变换器

6.4.5 电容裂相型

6.4.6 电容转储型

6.5 整流及吸收回路设计

6.5.1 功率吸收电路设计

6.5.2 吸收电路参数计算

6.5.3 整流电路设计

6.5.4 电流采样与处理电路

6.5.5 转子位置信号采集与处理

6.5.6 系统保护电路设计

6.6 功率及驱动电路

6.6.1 SKH124驱动模块在SRD系统中的应用

6.6.2 Si9976DY--桥式驱动器的原理及应用

6.6.3 EXB841工作原理

6.6.4 FCAS50SN60开关磁阻电机功率模块

第7章 基于DSP开关磁阻电机控制器设计

7.1 DSP的特点

7.2 电动机DSP控制系统基础

7.2.1 DSP电机控制特点

7.2.2 数字滤波DSP实现方法

7.3 有位置传感器DSP控制

7.3.1 开关磁阻电机控制机理

7.3.2 DSP控制开关磁阻电机硬件设计

7.3.3 软件设计

7.3.4 电流控制

7.3.5 位置控制

7.3.6 速度控制

7.3.7 换相控制

7.3.8 速度控制器

7.3.9 DSP编程示例

7.4 开关磁阻电机无传感器DSP控制

7.4.1 调速系统硬件描述

7.4.2 无传感器开关磁阻电机驱动系统的控制软件

7.4.3 无传感器换相和速度更新算法

7.4.4 速度环

7.4.5 电流控制回路

7.4.6 斜坡控制器

7.4.7 无传感器开关磁阻电机驱动系统的校准

第8章 开关磁阻电机调速系统仿真

8.1 引言

8.2 基于MATLAB/Simulink的系统建模与仿真分析

8.2.1 仿真软件MATLAB/Simulink简介

8.2.2 电机模型的建立

8.3 控制系统PI控制策略建模与仿真

8.3.1 SRM调速系统的无PI控制仿真

8.3.2 电机调速系统的PI控制仿真分析

8.4 基于模糊控制器的系统仿真分析

8.4.1 模糊控制器的设计

8.4.2 SRM调速系统的模糊控制仿真及结果分析

8.5 SRM调速系统模糊PI控制仿真

8.6 开关磁阻电机能量回馈建模与仿真

8.6.1 发电状态的基本电路方程

8.6.2 发电运行的相电流解析

8.7 开关磁阻电机控制系统模型分析

8.8 开关磁阻电机发电系统模型的建立

8.8.1 电流滞环控制模块

8.8.2 电流计算模块

8.8.3 转矩计算模块

参考文献

​书 名: 开关磁阻电机系统理论与控制技术

作 者:吴红星

出版社: 中国电力出版社

出版时间: 2010-8-1

ISBN: 9787512303362

开本: 16开

定价: 36.00 元

本书适用于从事电力电子及电气传动专业高等学院教师和研究生，以及相关专业的科研机构的研究人员。