定子单向磁通两相开关磁阻电机关键技术的研究

发布时间：2020-05-19 19:45

【摘要】：两相开关磁阻电机是一种相数最少、结构最简单、成本最低廉的开关磁阻电机。但两相开关磁阻电机存在着转矩脉动大、无法自起动的缺点,本论文针对两相开关磁阻电机的缺点,进一步减少两相开关磁阻电机的铁芯损耗,提出一种定子单向磁通两相开关磁阻电机,对电机本体结构、电机铁损和控制技术展开深入研究,主要研究工作如下:提出一种定子单向磁通两相开关磁阻电机,新结构两相开关磁阻电机为6/3结构,每相有一个主齿和两个辅助齿,绕组采用串并联连接方式。通过该电机结构演化过程,研究该种结构开关磁阻电机工作机理,分析定子铁芯单向磁通磁路特点。结合传统两相开关磁阻电机设计理念,得出该种电机设计方法。探讨定子单向磁通两相开关磁阻电机主齿和辅助齿宽度比例关系对电机磁路分布及对定转子磁饱和的影响。为解决两相开关磁阻电机自起动问题,研究一种多弧面、变气隙转子齿结构,扩大正转矩区间。以减小转矩脉动为目的,针对转子变气隙弧面的两个极弧系数、气隙宽度、轭厚等转子结构参数进行优化。分析定子轭厚、齿宽对电机磁路饱和及转矩特性的影响,得出最优定子结构参数。研究定子串并联绕组结构形式对电机磁路的影响,通过有限元法优化定子主、次绕组参数。为了提高第二变气隙多点有限元计算效率,提出一种迭代插值优化方法,该方法在第二变气隙细分多位置点基础上,拟合气隙变化趋势进行迭代插值,优化各个位置点的最优气隙宽度值。结合传统开关磁阻电机损耗分析方法和定子单向磁通磁路特性,采用双频法和椭圆法结合的损耗计算法,推导一种适用于定子单向磁通两相开关磁阻电机损耗计算的数学模型。利用有限元仿真,对定子单向磁通两相开关磁阻电机与传统两相开关磁阻电机损耗进行对比分析,验证定子单向磁通开关磁阻电机减少损耗方面的可行性。针对两相开关磁阻电机去磁和励磁时间过长的问题,采用无源升压电路增强电路的励磁和去磁能力,减少励磁和去磁时间。对无源升压电路的开关磁阻电机控制系统进行建模仿真分析。研究转矩分配函数控制策略,进一步抑制两相开关磁阻电机的转矩脉动,并对该控制策略进行仿真。最后,研制一台定子单向磁通两相开关磁阻电机样机。通过对样机电感特性和矩角特性的测试与分析,验证定子单向磁通两相开关磁阻电机理论分析的正确性及该种结构电机优越性。
【图文】：

半桥,不对称,仿真模型,无源

此时电流上升和下降时间减少最为显著。5.2.3 无源升压电路的仿真分析不对称半桥和无源升压两种功率变换电路的仿真模型分别如图5-7和图5-8所示。相比于不对称半桥，，无源升压在前端增加了一个电容和两个二极管。定子单向磁通两相开关磁阻电机调速系统主要分为本体模块、开通和关断角计算模块、角度判断模块和功率变换电路等。新结构电机调速系统建模仿真如图 5-9 所示。图 5-7 不对称半桥仿真模型图 5-8 无源升压电路仿真模型

升压电路,无源,仿真模型

此时电流上升和下降时间减少最为显著。5.2.3 无源升压电路的仿真分析不对称半桥和无源升压两种功率变换电路的仿真模型分别如图5-7和图5-8所示。相比于不对称半桥，无源升压在前端增加了一个电容和两个二极管。定子单向磁通两相开关磁阻电机调速系统主要分为本体模块、开通和关断角计算模块、角度判断模块和功率变换电路等。新结构电机调速系统建模仿真如图 5-9 所示。图 5-7 不对称半桥仿真模型图 5-8 无源升压电路仿真模型
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM352

【参考文献】