無刷直流電機具有結(jié)構(gòu)簡單、啟停容易控制、制動方便等諸多優(yōu)點,因此無刷直流電機在國家航空航天、工業(yè)自動化等領(lǐng)域都有很多的應(yīng)用。在近幾十年來,我國對無刷直流電機的本體設(shè)計,以及調(diào)速系統(tǒng)的控制研究已經(jīng)頗具成果,但如今無刷直流電機制動運行狀態(tài)的研究較少。本文研究的線圈輔助磁阻型無刷直流電機（Coil-Assisted Reluctance Brushless DC motor,CAR-BLDCM）由兩組磁極相關(guān)的定轉(zhuǎn)子凸極結(jié)構(gòu)組成,電機中央加入輔助線圈,提供可調(diào)磁場。本文以一臺三相9/6極結(jié)構(gòu)的3KW線圈輔助磁阻型無刷直流電機作為控制對象,對該電機的制動及正反快速切換運行進行研究。首先,在了解了無刷直流電機工作原理、機械轉(zhuǎn)換特性的基礎(chǔ)上針對非線性的建模難點進行相關(guān)分析,最終確定了準線性模型的磁鏈、相電流的變化特性曲線以及PI調(diào)速等方法的理論構(gòu)建。在制動運行的過程中,我們將用線性化模型來分析電機,對常用的三種控制方法進行分析比較,考慮到電機在制動運行過程中可能產(chǎn)生過流的問題,我使用的解決方法是將電壓斬波與電流限幅相結(jié)合。之后,通過理論的分析研究,對與無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)的硬件和軟件進行設(shè)計。... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CAR-BLDCM三維結(jié)構(gòu)圖

第2章CAR-BLDCM工作原理及數(shù)學(xué)模型52.1.2CAR-BLDCM工作原理SRM在運行時依據(jù)磁阻最小原理，下面我以四相8/6極SRM當做例子介紹SRM工作原理。圖2.2為四相8/6極SRM運行原理圖，其中圖左為控制SRM運行的功率變換電路，圖右為SRM剖面圖。SRM定子分為A、B、C、D四相，將開關(guān)S1、S2閉合，電源Es向A相定子繞組通電，使得轉(zhuǎn)子齒部1和1"順時針旋轉(zhuǎn)至到A相定子齒部對齊位置，這個時候A相轉(zhuǎn)矩為零。開關(guān)S1和S2斷開，繞組電感儲存電流沿VD1和VD2回流至電源，即續(xù)流。接著由B相重復(fù)以上操作，可以看出，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向和繞組的通電方相反，并且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向繞組電流方向無關(guān)[19]。圖2.2四相8/6極SRM運行原理圖Fig.2.2Four-phase8/6poleSRMworkingprinciplediagramCAR-BLDCM是由兩組磁極相關(guān)的定/轉(zhuǎn)子構(gòu)成，但兩者磁路走向完全不同。傳統(tǒng)SRM是徑向走磁，磁路在圖2.2的剖面分布，而CAR-BLDCM為軸向走磁，圖2.3為電機磁路走向示意圖，1為電樞繞組磁通路徑，2為中央輔助線圈磁通路徑。電機右側(cè)定子繞組通電產(chǎn)生的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子鐵心到達轉(zhuǎn)軸，磁通通過轉(zhuǎn)軸表面的導(dǎo)磁材料傳到電機左側(cè)轉(zhuǎn)子鐵心，再從對應(yīng)的左側(cè)定子鐵心經(jīng)由電機機殼傳到右側(cè)定子鐵心，形成磁路“大循環(huán)”，電機中央的輔助線圈產(chǎn)生的磁通與“大循環(huán)”同路徑。

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文6aCAR-BLDCM3D磁路走向圖bCAR-BLDCM2D磁路走向圖圖2.3CAR-BLDCM磁路走向圖Fig.2.3CAR-BLDCMmagneticpathdiagram2.2CAR-BLDCM數(shù)學(xué)模型由于SRM的非線性特點，使得在建立準確的數(shù)學(xué)模型時變的非常困難，而SRM的數(shù)學(xué)模型對電機的性能優(yōu)化以及控制方法都有重要的意義，因此經(jīng)過多年國內(nèi)外學(xué)者的研究，簡化了SRM數(shù)學(xué)模型，將模型分為以下三種類型：線性、分段線性以及非線性。CAR-BLDCM與SRM數(shù)學(xué)模型相似，本文以線性模型為例介紹電機的電感特性。CAR-BLDCM在定子凸極與轉(zhuǎn)子凸極相對的位置時繞組電感值達到最大值;相反，當電機位置與定子凸極和轉(zhuǎn)子槽相對時，相繞組的電感值最校當處于上述兩個位置之間時，相電感值被簡化成線性函數(shù)。由于CAR-BLDCM的定/轉(zhuǎn)子極弧均為30度，所以相電感的最大值和最小值處均無平穩(wěn)階段。圖2.4為CAR-BLDCM電感線性模型圖[20]。圖2.4CAR-BLDCM電感線性模型圖Figure2.4CAR-BLDCMinductancelinearmodeldiagram

【參考文獻】：
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碩士論文
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[3]7.5kW/380V開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)控制策略的研究[D]. 張中華.太原理工大學(xué) 2015
[4]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)磁阻電機建模及無位置傳感器控制[D]. 杜開亮.重慶大學(xué) 2013
[5]基于DSP的開關(guān)磁阻電機模糊控制研究[D]. 邵長久.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：3569035