高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)具有較高的功率密度及運(yùn)行可靠性,在諸多領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。和同功率的常速電機(jī)相比,高速電機(jī)體積較小,散熱相對(duì)困難,具有較大的損耗密度,這就決定了其不同于常速電機(jī)特有的設(shè)計(jì)方式。轉(zhuǎn)矩是衡量電機(jī)性能的一大指標(biāo),如果轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)較大脈動(dòng),會(huì)對(duì)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性造成威脅。因此研究高速無(wú)刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制具有較大的工程實(shí)際意義。隨著計(jì)算機(jī)輔助工程(Computer Aided Engineering,CAE)的飛快發(fā)展,基于軟件的仿真設(shè)計(jì)和控制正逐步成為現(xiàn)代電機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)和驅(qū)動(dòng)控制創(chuàng)新的一個(gè)重要方法。目前,ANSYS旗下的軟件Maxwell可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的2D、3D設(shè)計(jì)及有限元分析,其包含的RMxprt模塊采用磁路法設(shè)計(jì)電機(jī),可加快電機(jī)設(shè)計(jì)速度。此外,ANSYS中的Simplorer可實(shí)現(xiàn)電力電子器件的仿真及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因而Maxwell+Simplorer的聯(lián)合仿真實(shí)現(xiàn)了電機(jī)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)、控制系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)。同時(shí),Simplorer提供與MATLAB/Simulink的接口,大大加快了控制方案的設(shè)計(jì)速度,實(shí)現(xiàn)Maxwell+Simplorer+Simulink的聯(lián)...

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題的背景及意義
    1.2 高速永磁電機(jī)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題
        1.2.1 定子設(shè)計(jì)
        1.2.2 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)
        1.2.3 軸承設(shè)計(jì)
    1.3 國(guó)內(nèi)外高速無(wú)刷直流電機(jī)研究現(xiàn)狀
    1.4 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生原因
    1.5 國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制研究現(xiàn)狀
        1.5.1 齒槽轉(zhuǎn)矩抑制技術(shù)
        1.5.2 非理想反電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)
        1.5.3 換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)
        1.5.4 PWM調(diào)制方式下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)
        1.5.5 滑�？刂破鞯膽�(yīng)用
    1.6 本文的研究思路與章節(jié)安排
第二章 高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)電磁設(shè)計(jì)與有限元分析
    2.1 高速無(wú)刷直流電機(jī)磁路法設(shè)計(jì)
        2.1.1 電機(jī)結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)確定
        2.1.2 RMxprt模型參數(shù)
    2.2 高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)有限元分析
        2.2.1 高速無(wú)刷直流電機(jī)模型靜態(tài)場(chǎng)分析
        2.2.2 高速無(wú)刷直流電機(jī)模型瞬態(tài)場(chǎng)分析
        2.2.3 高速無(wú)刷直流電機(jī)鐵心損耗分析
    2.3 本章小結(jié)
第三章 高速永磁無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)行原理
    3.1 BLDCM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    3.2 六拍控制原理
        3.2.1 理想反電動(dòng)勢(shì)下數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 理想反電動(dòng)勢(shì)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算
        3.2.3 非理想反電動(dòng)勢(shì)下的電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算
        3.2.4 PWM斬波控制
    3.3 矢量控制原理
        3.3.1 坐標(biāo)變換
        3.3.2 正弦波電機(jī)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型
        3.3.3 矢量控制系統(tǒng)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 PWM調(diào)制模式及頻率對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響分析
    4.1 PWM調(diào)制方式對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響
        4.1.1 PWM調(diào)制方式對(duì)非換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響
        4.1.2 PWM調(diào)制方式對(duì)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響
        4.1.3 PWM_ON_PWM調(diào)制方式及實(shí)現(xiàn)
    4.2 PWM調(diào)制頻率對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響
        4.2.1 導(dǎo)通期間PWM頻率對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響分析
        4.2.2 換相期間PWM頻率對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響分析
    4.3 單電流環(huán)下的電流尖峰及轉(zhuǎn)矩
    4.4 基于Simplorer仿真和實(shí)驗(yàn)
        4.4.1 Simplorer介紹
        4.4.2 不同調(diào)制方式下非導(dǎo)通相電流尾巴及轉(zhuǎn)矩
        4.4.3 PWM_ON_PWM下同速不同PWM頻率仿真
        4.4.4 PWM_ON_PWM下同速不同PWM頻率實(shí)驗(yàn)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 基于滑模控制器的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法
    5.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    5.2 非奇異快速終端滑模電流控制器設(shè)計(jì)
        5.2.1 電流控制器設(shè)計(jì)
        5.2.2 q軸電流控制器設(shè)計(jì)
        5.2.3 d軸電流控制器設(shè)計(jì)
    5.3 Maxwell、Simplorer和 Matlab三聯(lián)仿
    5.4 仿真結(jié)果分析
    5.5 本章小節(jié)
第六章 結(jié)束語(yǔ)
    6.1 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 后續(xù)研究工作
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3795980