四相电励磁双凸极电动机的效率优化控制策略研究
发布时间：2021-11-23 13:24
电励磁双凸极电机（Doubly Salient Electro-magnetic Machine,DSEM）具有结构简单、励磁可调、调速范围广、控制灵活等特点,适合作为电动机使用。同时又由于励磁绕组的存在,DSEM的效率相对较低。本文主要针对电励磁双凸极电机效率偏低的问题,提出并研究一种电流分配策略。该策略以不对称电流控制为基础,通过协调分配励磁、电枢电流,降低了电机损耗,从而达到提高效率的目的。同时针对新型的H桥功率电路采用导通区间加宽控制方法,推导出相应的正、负向提前开通角度的确定方法,为低速电励磁双凸极电动机的实践应用打下基础。本文首先介绍了四相电励磁双凸极电机的线性模型以及工作原理,在传统控制方法的分析过程中,引入了不对称电流控制方法。其次,以不对称电流控制为基础,针对一台四相8/6极低速电励磁双凸极电机存在的效率较低问题,提出了基于铜损最小的励磁、电枢电流分配策略,该策略可以有效减少电机铜损,提高电机效率。针对标准角控制存在的转矩缺失问题,采用导通区间加宽控制的角度控制方法,该方法可以有效提升电机转矩,一定程度上提高效率。最后,搭建了基于Labview软件平台的调速系统,介绍...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同转速下提前换相角度对转矩影响
利用有限元仿真对不同控制方式下的出力情况和效率情况进行对比分析。仿真条件为：电机转速 n 为 240rpm，采用标准角逻辑，励磁电流输入范围为 0A~8A，采用电枢电流有效值不变的原则，有效值电流为 8A，单相控制电流幅值为 16A，双相控制电流正、负电流幅值为 11.31A 与-11.31A。励磁 6A 情况下仿真波形如下所示，单、双相控制时通入电枢绕组的电流有效值相同。(a) 单相控制相电流波形 (b) 单相控制转矩波形
四相电励磁双凸极电动机的效率优化控制策略研究表 2.2 两种控制方法比较（n=240rpm，出力情况）励磁电流（A） 单/双相控制转矩（N m） 单/双相控制 KT（%）0 29.33/-0.26 109.68/*2 33.21/10.41 113.67/191.654 34.36/20.31 119.12/93.416 34.10/27.82 128.53/74.488 33.51/32.51 139.84/72.13励磁绕组通电为 0A 时，励磁转矩由于未通励磁电的原因并不存在，同时又由于电机以及通电的对称性，在转子滑入定子的位置产生的磁阻转矩与滑出时产生的磁阻转矩相互抵消，使得整体输出转矩约为 0，不予以计算。下面对不同励磁情况下单相控制与双相控制的转矩进行对比分析。为了更加直观的分析转矩对比情况，绘制了折线图。图 2.5(a)为转矩对比折线图，(b)为转矩脉动对比折线图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源电力滤波器的PR+滞环电流控制策略研究[J]. 张墙,刘慧,孙涛,袁芊芊. 自动化仪表. 2019(01)
[2]现代电机发展方向与关键技术分析[J]. 刘鑑. 数码世界. 2018(06)
[3]非线性规划问题的全局最优必要条件[J]. 钟海涛,陈伟. 应用数学与计算数学学报. 2018(01)
[4]电励磁双凸极电机九状态控制策略的研究[J]. 刘伟峰,王慧贞,王逸洲,施艳萍. 微特电机. 2016(09)
[5]试论现代电机发展方向与关键技术[J]. 李正立. 科技风. 2016(10)
[6]双凸极无刷直流电机三相九状态控制策略研究[J]. 王寅,张卓然,袁琬欣,赵易纬. 中国电机工程学报. 2016(10)
[7]一种永磁同步电机变占空比电流滞环控制策略[J]. 廖金国,花为,程明,朱发旺,王宝安. 中国电机工程学报. 2015(18)
[8]开关磁阻电机转矩脉动与铜耗最小化控制研究[J]. 王喜莲,许振亮,王翠. 电机与控制学报. 2015(07)
[9]损耗模型法异步电机效率优化控制[J]. 刘学飞,彭晓,李谟发,宋运雄. 防爆电机. 2015(01)
[10]基于无差拍控制的永磁同步电机鲁棒电流控制算法研究[J]. 牛里,杨明,王庚,徐殿国. 中国电机工程学报. 2013(15)
博士论文
[1]电励磁双凸极电机转矩特性与控制方法研究[D]. 王寅.南京航空航天大学 2017
[2]城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究[D]. 盛义发.中南大学 2010
[3]求解约束优化问题的几种智能算法[D]. 胡一波.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]某电动车用驱动电机效率分析与建模研究[D]. 索博宇.吉林大学 2018
[2]开关磁阻发电机系统效率优化控制研究[D]. 窦宇宇.中国矿业大学 2018
[3]电动汽车用轮毂式电励磁双凸极电机特性研究[D]. 丁立伟.南京航空航天大学 2018
[4]电励磁双凸极电机不对称电流控制策略的研究[D]. 于晓飞.南京航空航天大学 2016
[5]四相电励磁双凸极电动机控制拓扑研究[D]. 谢淑玲.南京航空航天大学 2015
[6]求解非线性规划的两个微分方程系统[D]. 李勤.大连理工大学 2001
本文编号：3513972
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同转速下提前换相角度对转矩影响
利用有限元仿真对不同控制方式下的出力情况和效率情况进行对比分析。仿真条件为：电机转速 n 为 240rpm，采用标准角逻辑，励磁电流输入范围为 0A~8A，采用电枢电流有效值不变的原则，有效值电流为 8A，单相控制电流幅值为 16A，双相控制电流正、负电流幅值为 11.31A 与-11.31A。励磁 6A 情况下仿真波形如下所示，单、双相控制时通入电枢绕组的电流有效值相同。(a) 单相控制相电流波形 (b) 单相控制转矩波形
四相电励磁双凸极电动机的效率优化控制策略研究表 2.2 两种控制方法比较（n=240rpm，出力情况）励磁电流（A） 单/双相控制转矩（N m） 单/双相控制 KT（%）0 29.33/-0.26 109.68/*2 33.21/10.41 113.67/191.654 34.36/20.31 119.12/93.416 34.10/27.82 128.53/74.488 33.51/32.51 139.84/72.13励磁绕组通电为 0A 时，励磁转矩由于未通励磁电的原因并不存在，同时又由于电机以及通电的对称性，在转子滑入定子的位置产生的磁阻转矩与滑出时产生的磁阻转矩相互抵消，使得整体输出转矩约为 0，不予以计算。下面对不同励磁情况下单相控制与双相控制的转矩进行对比分析。为了更加直观的分析转矩对比情况，绘制了折线图。图 2.5(a)为转矩对比折线图，(b)为转矩脉动对比折线图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源电力滤波器的PR+滞环电流控制策略研究[J]. 张墙,刘慧,孙涛,袁芊芊. 自动化仪表. 2019(01)
[2]现代电机发展方向与关键技术分析[J]. 刘鑑. 数码世界. 2018(06)
[3]非线性规划问题的全局最优必要条件[J]. 钟海涛,陈伟. 应用数学与计算数学学报. 2018(01)
[4]电励磁双凸极电机九状态控制策略的研究[J]. 刘伟峰,王慧贞,王逸洲,施艳萍. 微特电机. 2016(09)
[5]试论现代电机发展方向与关键技术[J]. 李正立. 科技风. 2016(10)
[6]双凸极无刷直流电机三相九状态控制策略研究[J]. 王寅,张卓然,袁琬欣,赵易纬. 中国电机工程学报. 2016(10)
[7]一种永磁同步电机变占空比电流滞环控制策略[J]. 廖金国,花为,程明,朱发旺,王宝安. 中国电机工程学报. 2015(18)
[8]开关磁阻电机转矩脉动与铜耗最小化控制研究[J]. 王喜莲,许振亮,王翠. 电机与控制学报. 2015(07)
[9]损耗模型法异步电机效率优化控制[J]. 刘学飞,彭晓,李谟发,宋运雄. 防爆电机. 2015(01)
[10]基于无差拍控制的永磁同步电机鲁棒电流控制算法研究[J]. 牛里,杨明,王庚,徐殿国. 中国电机工程学报. 2013(15)
博士论文
[1]电励磁双凸极电机转矩特性与控制方法研究[D]. 王寅.南京航空航天大学 2017
[2]城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究[D]. 盛义发.中南大学 2010
[3]求解约束优化问题的几种智能算法[D]. 胡一波.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]某电动车用驱动电机效率分析与建模研究[D]. 索博宇.吉林大学 2018
[2]开关磁阻发电机系统效率优化控制研究[D]. 窦宇宇.中国矿业大学 2018
[3]电动汽车用轮毂式电励磁双凸极电机特性研究[D]. 丁立伟.南京航空航天大学 2018
[4]电励磁双凸极电机不对称电流控制策略的研究[D]. 于晓飞.南京航空航天大学 2016
[5]四相电励磁双凸极电动机控制拓扑研究[D]. 谢淑玲.南京航空航天大学 2015
[6]求解非线性规划的两个微分方程系统[D]. 李勤.大连理工大学 2001
本文编号：3513972
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