三相6极开关磁阻电机参数设计与有限元分析

基于有限元分析软件ansys,对三相(6/4)开关磁阻电动机的二维电磁场进行了系统的分析,计算出电机在不同转子位置角和电流下的磁场分布、磁能和静特性,为开关磁阻电动机的设计、建立非线性模型以及控制策略的研究提供了可靠依据。

由于各齿极绕组均独立控制,单绕组无轴承开关磁阻电机(swbsrm)的容错控制更加灵活,其转矩和悬浮力在故障运行时的补偿方式具有多样化特点。为探究12/8极swbsrm绕组开路故障下运行性能,本文针对其典型的故障类型提出不同补偿方式,运用ansys建模分析其电磁特性。基于有限元分析结果,优化了不同故障类型下的悬浮力补偿方式,为swbsrm容错技术的理论与实验研究提供参考。

根据开关磁阻电机的工作原理及结构,简要概述了电机参数设计方法、注意事项及步骤,给出了一台12/8极高压开关磁阻电机实验样机参数,利用ansoft/maxwell软件对电机参数进行了二维全场域的有限元分析和计算。得出了转矩脉动、绕组电流等波形以及电机磁力线分布、磁通密度云图分布。仿真结果和实验结果验证了参数设计方法的正确性,为今后开关磁阻电机的改进和优化提供了依据。

五相开关磁阻电机(srm)相对于常用的三相、四相srm来说其技术难度较大,但转矩波动更小,运行更加平稳。结合近期实际研制的一种1.1kw五相srm调速系统(以下简称1.1kw系统)阐述了设计和实现时的一些要点。实际应用证明该系统收到了良好的经济效益。

针对磁悬浮开关磁阻电机参数设计问题,提出一种基于最小二乘支持向量机与粒子群优化算法的电机结构参数优化设计方法。采用三维有限元仿真建立样本空间,构建悬浮力、电磁转矩与绕组间互感的最小二乘支持向量机非参数模型;并基于该非参数模型,选择满足额定电磁转矩为约束条件,悬浮力最大且绕组间互感最小为优化目标,采用粒子群优化算法获取电机的最优结构参数。仿真结果表明:最小二乘支持向量机非参数模型精确度高,采用该优化设计方法设计的磁悬浮开关磁阻电机具有悬浮承载力强、耦合小、易于控制的优点,并且该优化设计方法算法简单、操作方便。

为抑制开关磁阻电机(srm)转矩脉动,从电机设计和控制的角度出发都需要快速、正确地获取其磁链和转矩模型。本文根据srm磁链随角度、电流的变化特点,取6个特殊转子位置处的磁链数据,用七次多项式函数来建立srm磁链模型和转矩模型,与有限元计算结果对比表明,所提方法具有快速和准确性。

开关磁阻电机调速系统设计论文简介 开关磁阻电动机调速系统（switchedreluctncedrive，简称srd）是由开关磁阻电 动机、电力电子开关电路及驱动控制部分组成的高性能调速系统。开关磁阻电机具有结 构简单坚固、成本低、容错能力强、调速范围宽、低速转矩大、起动电流小、转速精度 高、耐高温、可频繁起动制动等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持 下获得了良好的可控性能。因此，开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用。 本文首先介绍了课题研究背景和意义。给出了开关磁阻电机控制系统的组成、运行 原理和控制方式。给出了开关磁阻电机的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集 成环境下，对开关磁阻控制系统进行了建模、仿真及分析。接着，给出了开关磁阻控制 系统的硬件、软件设计方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系统、位置检测电路、 电流检测

开关磁阻电机调速系统仿真设计 摘要：开关磁阻电机（srm）的模型是进行srm的仿真和性能 预测、控制算法设计等研究的基础。该项目所用500?w电机模型是 在matlab平台下基于srm的物理特性所建立的srm查找表模 型，并基于该模型，建立了srm仿真系统。 关键词：开关磁阻电机模型仿真系统srm 1开关磁阻电机的建模问题 开关磁阻电机的非线性使其性能的精确分析和计算较为困难。由 于srm电机的定、转子采用双凸极结构，电动机在运行时其定、转 子极身存在着显著的边缘效应和高度局部饱和，从而引起了整个磁路 的高度非线性，其每相绕组的电感是电流和电动机转子位置角的非线 性函数，很难准确建立srm电机的非线性电感模型，因此如何建立 比较精确的srm电机的数学模型，是国内外广大学者一直研究的问 题。 2srm模型数据的获取 目前，关于srm电

以四相8/6极、5.5kw开关磁阻电机为研究对象,以tms320f240型dsp为控制器核心,采用最少开关器件的功率变换器主电路,主功率开关器件选用igbt,设计了一种结构简单、性能可靠的开关磁阻电机调速系统。实验表明该系统运行稳定可靠,调速性能优良。

开关磁阻电机(srm)的模型是进行srm的仿真和性能预测、控制算法设计等研究的基础。该项目所用500w电机模型是在matlab平台下基于srm的物理特性所建立的srm查找表模型,并基于该模型,建立了srm仿真系统。

介绍了单神经元自适应pid算法原理,提出了以单神经元自适应pid控制算法为核心的四相8/6极开关磁阻电机调速系统设计。以mcs80c196kc单片机作为控制器,对调速系统的硬件电路和软件部分进行了设计,实现了单神经元pid自适应控制算法在开关磁阻电机调速中的应用。实验证明,该控制算法有助于改善开关磁阻电机的调速性能。

在简要介绍和分析开关磁阻电机调速系统(srd)的各个组成部分的基础上,在matlab/simulink中,分别构建了各个部分的仿真模型,并介绍了模块的功能及工作原理。将每个仿真模型连接构成srd的系统仿真模型。系统采用双闭环控制:速度环采用pi控制,电流环采用角度位置控制与电流斩波控制相结合的方法,保证了开关磁阻电机(srm)在低速或高速运行时都可获得满意的性能。仿真结果证明了pi调节的无偏差速度调节的有效性。

功率变换器是开关磁阻电机调速系统重要组成部分,也是较容易出现故障的机构之一,长期故障运行必将对整个系统造成损坏。本文以不对称半桥型功率变换器为研究对象,基于电机正常运行与故障运行时直流母线电流、相电流的不同表现提取故障特征量,并结合功率元件通断状态进行综合分析,提出一种开关磁阻电机功率变换器的故障检测方案。仿真与实验结果,表明该检测方案在高速、低速运行时可快速准确地诊断出故障相、判断出故障类型、及时定位出故障元件,节省了电流传感器数目,具有较高的可靠性。

开关磁阻电机刚性连接压力机执行机构时有过载情况发生。在分析打击瞬时螺旋压力机螺杆扭矩的基础上,提出等强度原则,推出了电机轴侧的扭矩及过载倍数的计算公式,并给出了过载数据。提出解决过载问题的措施,是在刚性传动时增设摩擦安全联接装置,能有效避免电机轴过载。结论对开关磁阻电机驱动的压力机设计具有重要意义。

通过结合开关磁阻电机调速系统的两种控制方式——电流斩波控制和角度位置控制,在matlab/simulink的环境下建立仿真模型,使得开关磁阻电机的转速能在0~10000r/min的宽范围内进行平滑调节。仿真结果表明,该仿真模型设计较为合理,对转速的调节能够达到预期效果。

分析了开关磁阻电机的数学模型,在matlab/simulink环境下建立了相绕组数学模型、电流置换比较环节、功率变换电路模型,结合这几个模块在电流斩波控制阶段,做了低速重载仿真分析。仿真分析证明此方法的适用性,为sr电机调速系统的分析和设计提供了一种方法。

开关磁阻电机研究的 背景及意义 一、项目目的与意义 开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究项目属于《国家 中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中工业节能（机电产 品节能）、基础件和通用部件的重点支持领域，同时符合《湖南省加 快培育和发展战略性新兴产业总体规划纲要》高效节能制造产业中节 能电机重点发展领域。 开关磁阻电动机(srd)调速系统是基于计算机和电力电子技术的 控制器及开关磁阻电动机的新型调速系统，由开关磁阻电动机与微机 智能控制器两个部分组成。开关磁阻电动机调速系统的突出特点是效 率高、节能效果好、调速范围广、无启动冲击电流、启动转矩大、控 制灵活，此外还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。除可以取 代已有的电气传动调速系统(如直流调速系统、变频调速系统)外，开 关磁阻电动机调速系统还十分适用于矿山井下机电设备需要重载启 动、频繁启动、正反转

针对单极性励磁时四相8/6结构分块转子开关磁阻电机的定子磁通冲突问题,把双极性励磁方法应用于四相8/6结构分块转子开关磁阻电机,基于2d有限元建立双极性分块转子开关磁阻电机的场路耦合模型,计算双极性分块转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗,并在(r,θ)坐标系中细致描述定子铁心和转子铁心特征区域的磁密周期性变化规律,最后应用双频法分离铁损获得铁心的涡流损耗和磁滞损耗。计算结果表明,与同等双极性励磁的8/6结构双极性普通开关磁阻电机相比,8/6结构双极性分块转子开关磁阻电机的转矩脉动大,但铜耗减小约32%,铁耗减小约35%。

i 开关磁阻电机调速系统设计 摘要 开关磁阻电动机调速系统（switchedreluctncedrive，简称srd）是由开关磁阻电动 机、电力电子开关电路及驱动控制部分组成的高性能调速系统。开关磁阻电机具有结构简 单坚固、成本低、容错能力强、调速范围宽、低速转矩大、起动电流小、转速精度高、耐 高温、可频繁起动制动等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了 良好的可控性能。因此，开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用。 本文首先介绍了课题研究背景和意义。给出了开关磁阻电机控制系统的组成、运行原 理和控制方式。给出了开关磁阻电机的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集成环 境下，对开关磁阻控制系统进行了建模、仿真及分析。接着，给出了开关磁阻控制系统的 硬件、软件设计方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系统、位置检测电路、电

普通三相电机参数

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。

针对开关磁阻电机调速系统的开关器件在工作过程中,会产生大的电磁干扰和大的功率损耗问题,提出了一种基于新型电容分压并联谐振直流环的功率变换电路拓扑。该电路是在传统的硬开关不对称逆变桥的各开关器件上并联缓冲电容,实现对相开关的零电压关断;同时,在直流母线上加入一个由二个电感与一个电容为主要组成元件的谐振环,通过对此谐振环中谐振开关的合理控制,即可实现对相开关的零电压开通及对谐振开关的零电流或零电压软通断。通过对功率电路工作原理和动作模式过程的分析,得出需满足的软开关条件。具有此谐振环的软开关变换器,有效区间大、功率损耗小,因而提高了开关磁阻电机调速系统的效率和性能。用matlab仿真实验验证了此电路的正确性与有效性。