12/8极单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机的控制策略

发布时间：2022-05-06 19:05

　　无轴承开关磁阻电机结构简单、性能可靠,并省去了机械轴承的使用,在高速电机领域具有重要应用价值,引起了众多学者的注意。然而在无轴承开关磁阻电机中,转矩与悬浮力的耦合问题往往使得电机控制较为复杂,为此研究人员提出了宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机,其可以实现转矩与悬浮力解耦控制,具有现实研究意义。本文以单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机为研究对象,针对起动/发电一体化装置的性能要求,着重分析了电机在调速和发电领域中的控制策略,并搭建相应的控制平台,为后续的实验研究打下了坚实基础。首先,通过有限元软件比较分析两种电机结构,介绍了单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机中转矩与悬浮力解耦控制原理,并通过麦克斯韦应力法推到了电机转矩与悬浮力数学模型。其次,推导出电机输出平均转矩与绕组方波电流的关系式,通过引进新变量改进悬浮力数学模型,减少了控制变量的数目,并以此为基础在Matlab/Simulink环境下搭建电机仿真模型,分析了以平均转矩与瞬时悬浮力为控制目标时的电机工作性能。此后,分析了单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机发电运行模式,推导出了在电机高速运转状态下悬浮电流导通角的计算公式,提出了负... 

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
    符号说明
    缩略词说明
第一章 绪论
    1.1 电机研究背景与概况
        1.1.1 无轴承电机研究背景
        1.1.2 无轴承电机研究概况
    1.2 无轴承开关磁阻电机简介
        1.2.1 无轴承开关磁阻电机研究背景
        1.2.2 无轴承开关磁阻电机的研究现状
    1.3 本课题研究的背景与意义
        1.3.1 研究背景
        1.3.2 研究意义
    1.4 本文研究内容
第二章 单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机数学模型
    2.1 单绕组BSRMWR解耦控制原理
        2.1.1 电机结构
        2.1.2 有限元分析
        2.1.3 电机工作原理
    2.2 单绕组BSRMWR转矩数学模型
    2.3 单绕组BSRMWR悬浮力数学模型
    2.4 本章小结
第三章 单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电动机控制策略
    3.1 平均转矩
    3.2 改进悬浮力数学模型
    3.3 电动运行仿真结果
        3.3.1 功率变换器
        3.3.2 Simulink仿真
    3.4 本章小结
第四章 单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻发电机控制策略
    4.1 发电控制
        4.1.1 悬浮电流导通角
        4.1.2 发电电流关断角
        4.1.3 功率变换器
    4.2 开环仿真
    4.3 闭环仿真
    4.4 变is发电控制策略
    4.5 本章小结
第五章 单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机控制平台
    5.1 两自由度样机设计
    5.2 控制平台设计
        5.2.1 主控制器
        5.2.2 电流采样调理电路
        5.2.3 功率变化器及驱动电路
        5.2.4 转子位置检测电路
    5.3 控制平台实物图
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 总结
    6.2 工作展望
参考文献
附录 1 在读期间学术论文
附录 2 在读期间申请专利
附录 3 在读期间参加科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]开关磁阻电机位置信号的故障检测与容错控制[J]. 许培林,邓智泉,陈小元,王晓琳,范娜.  中国电机工程学报. 2011(33)
[2]开关磁阻电机功率变换器的故障诊断与容错策略[J]. 卢胜利,陈昊,昝小舒.  电工技术学报. 2009(11)
[3]开关磁阻电机的Pi-sigma模糊神经网络建模[J]. 修杰,夏长亮,王世宇.  电工技术学报. 2009(08)
[4]神经网络在开关磁阻电机建模中的应用[J]. 张志宝,谭国俊,吕现钊.  电机与控制应用. 2009(02)
[5]一种无轴承开关磁阻电机独立控制策略[J]. 曹鑫,邓智泉,杨钢,王晓琳.  中国电机工程学报. 2008(24)
[6]开关磁阻电机无位置检测方法及关键技术研究综述[J]. 司利云,林辉.  测控技术. 2008(04)
[7]适用于无轴承开关磁阻电机的功率变换器设计[J]. 杨钢,邓智泉,曹鑫,罗建震,王晓琳.  航空学报. 2008(01)
[8]基于有限元分析的磁悬浮开关磁阻电机数学模型的全角度拓展[J]. 孙玉坤,刘羡飞,王德明,茅靖峰.  电工技术学报. 2007(09)
[9]基于有限元法的磁悬浮开关磁阻电机数学模型[J]. 孙玉坤,吴建兵,项倩雯.  中国电机工程学报. 2007(12)
[10]无轴承开关磁阻电机实验平台的设计与实现[J]. 杨钢,邓智泉,张媛,曹鑫,王晓琳.  中国电机工程学报. 2006(22)

博士论文
[1]12/8极无轴承开关磁阻电机的研究[D]. 曹鑫.南京航空航天大学 2010
[2]无轴承开关磁阻电机振动分析与抑制的基础研究[D]. 杨艳.南京航空航天大学 2010
[3]无轴承开关磁阻电动机的基础研究[D]. 杨钢.南京航空航天大学 2008



本文编号：3651034