宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的基础研究

发布时间：2017-10-25 12:33

  本文关键词：宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的基础研究

  更多相关文章： 无轴承开关磁阻电机 宽转子齿结构 数学模型 控制策略 转矩脉动

【摘要】：开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)由于其简单坚固,以及在恶劣环境下良好的运行特性,引起了学术界和行业界的高度关注。无轴承开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motor,BSRM)是在SRM基础上结合无轴承技术研制所得,不仅继承了SRM的高转速特性,并且结构简单、维护便捷、造价低廉,在航空航天、军事、民用等领域具有广泛的应用价值。针对传统12/8极无轴承开关磁阻电机转矩和悬浮力强耦合的特性,本文提出了一种宽转子齿结构12/8极双绕组无轴承开关磁阻电机。该电机可以从结构上实现转矩和悬浮力的解耦,从而简化控制系统。本文首先介绍宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的结构特点和悬浮运行原理;推导了宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的悬浮力表达式;并在此基础上,基于Ansys有限元仿真软件,对宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的电感、转矩和悬浮力特性进行分析。其次,针对无轴承开关磁阻电机在实际运行中转矩脉动较大的问题,运用虚位移法推导出数学模型,分析转子极弧大小对转矩脉动的影响。随后从控制策略角度入手,研究不同控制策略对无轴承开关磁阻电机转矩脉动的影响,从而证明宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机采用独立控制策略有利于减小其转矩脉动。最后,将广泛运用于交流电机中的直接转矩控制思想借鉴至宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机中,设计了合适的基础电压控制矢量和参数开关表,系统仿真表明:直接转矩控制可有效减小宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的转矩脉动。
【关键词】：无轴承开关磁阻电机 宽转子齿结构 数学模型 控制策略 转矩脉动
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 无轴承电机的研究背景10-13
• 1.1.1 磁轴承电机10-11
• 1.1.2 无轴承电机11-12
• 1.1.3 无轴承电机研究概况12-13
• 1.2 开关磁阻电机13-14
• 1.2.1 开关磁阻电机发展近况13-14
• 1.2.2 开关磁阻电机的转矩脉动14
• 1.3 无轴承开关磁阻电动机研究现状14-16
• 1.4 本课题研究背景、意义和现状16-17
• 1.5 本文主要内容和整体框架安排17-19
• 第二章 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机19-27
• 2.1 传统无轴承开关磁阻电机19-22
• 2.1.1 结构特点19
• 2.1.2 悬浮力和转矩特性19-22
• 2.2 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机22-23
• 2.3 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的悬浮原理23-24
• 2.4 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的悬浮力模型24-25
• 2.4.1 转子位置角定义24
• 2.4.2 悬浮力表达式24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机电磁分析27-35
• 3.1 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机工作方式选择27-28
• 3.1.1 电流控制方式27
• 3.1.2 工作相数27
• 3.1.3 导通宽度27-28
• 3.2 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机电磁分析28-34
• 3.2.1 有限元分析28-31
• 3.2.2 系统仿真分析31-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机转矩脉动35-50
• 4.1 转子极弧对无轴承开关磁阻电机的转矩脉动影响35-37
• 4.1.1 基于虚位移法的悬浮力和转矩特性35-37
• 4.1.2 转子极弧对转矩脉动的影响37
• 4.2 两种控制策略37-42
• 4.2.1 方波控制策略38-40
• 4.2.2 独立控制策略40-42
• 4.3 传统无轴承开关磁阻电机的转矩脉动分析42-46
• 4.3.1 转矩脉动系数定义42
• 4.3.2 主绕组方波控制策略下的转矩脉动分析42-44
• 4.3.3 独立控制策略下的转矩脉动分析44-46
• 4.3.4 两种控制策略下的转矩脉动分析对比46
• 4.4 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的转矩脉动分析46-48
• 4.5 本章小结48-50
• 第五章 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机直接转矩控制50-58
• 5.1 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机直接转矩数学模型50-51
• 5.2 空间电压矢量选择51-54
• 5.2.1 磁链产生52-53
• 5.2.2 磁链估算53
• 5.2.3 磁链与转矩调节选择53-54
• 5.3 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机直接转矩控制系统框图54-55
• 5.4 宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机直接转矩控制仿真验证55-57
• 5.5 本章小节57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 本文主要工作58-59
• 6.2 需要进一步完成工作59-60
• 参考文献60-63
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文63-64
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目64-65
• 致谢65

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