本文關(guān)鍵詞：低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計(jì)與控制

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【摘要】：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SR電機(jī))及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能滿足寬廣的運(yùn)行速度和全象限運(yùn)行要求,具有良好的機(jī)械特性和強(qiáng)大的容錯(cuò)能力。然而,較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是SR電機(jī)的固有缺陷,制約著它的發(fā)展。本文設(shè)計(jì)一種控制相對(duì)簡(jiǎn)單、性價(jià)比較高的單相SR電機(jī),并從樣機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)和控制策略兩方面實(shí)現(xiàn)其低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制要求。首先,概述各種不同相數(shù)SR電機(jī)和不同結(jié)構(gòu)單相SR電機(jī)的研究現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)一臺(tái)添加永磁體輔助起動(dòng)的功率為900W、額定轉(zhuǎn)速為16200r/min單相4/2極SR電機(jī),通過(guò)Ansoft有限元分析軟件對(duì)樣機(jī)的靜態(tài)電磁特性和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。鑒于徑向力和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的密切聯(lián)系,提出一種基于麥克斯韋張量法計(jì)算單相SR電機(jī)徑向力的新方法,仿真結(jié)果準(zhǔn)確的描述了單相SR電機(jī)徑向力的特征。同時(shí),以降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為目標(biāo),從定子極弧和鐵心長(zhǎng)度等方向降低徑向力幅值,獲得單相SR電機(jī)最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)尺寸。其次,利用靜磁場(chǎng)下獲得的單相SR電機(jī)磁化曲線和矩角曲線,在Simulink環(huán)境中依據(jù)二維查表法創(chuàng)建其電感法、磁鏈法和電流法三種非線性本體模型。并且從仿真速度快、精度高等優(yōu)越性能的電流法模型出發(fā),驗(yàn)證電流法建模的正確性和精確性。接著為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制,以SR電機(jī)數(shù)學(xué)模型和變結(jié)構(gòu)控制理論為基礎(chǔ),建立了基于變結(jié)構(gòu)控制器的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng),并與傳統(tǒng)PI控制技術(shù)對(duì)比,在Matlab/Simulink中進(jìn)行了仿真,驗(yàn)證了該控制策略對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有更好的抑制作用。
【關(guān)鍵詞】：單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) Maxwell 2D 徑向力 電流法模型 變結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)矩控制
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM352
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景與意義9-11
• 1.2 SR電機(jī)研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 不同相數(shù)的SR電機(jī)11-13
• 1.2.2 單相SR電機(jī)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 單相SR電機(jī)分析19-26
• 2.1 單相SR電機(jī)基本結(jié)構(gòu)19
• 2.2 單相SR電機(jī)工作原理19-20
• 2.3 單相SR電機(jī)數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.3.1 單相SR電機(jī)電路方程20-21
• 2.3.2 單相SR電機(jī)機(jī)械方程21
• 2.4 單相SR電機(jī)線性模型分析21-23
• 2.5 單相SR電機(jī)自起動(dòng)分析23-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 單相SR電機(jī)的設(shè)計(jì)26-41
• 3.1 電磁負(fù)荷與結(jié)構(gòu)尺寸26-30
• 3.1.1 電磁負(fù)荷26-27
• 3.1.2 主要尺寸關(guān)系式27-28
• 3.1.3 其他參數(shù)28-30
• 3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-33
• 3.2.1 電機(jī)相數(shù)和極數(shù)30
• 3.2.2 額定參數(shù)30
• 3.2.3 主要尺寸30
• 3.2.4 其他結(jié)構(gòu)尺寸及繞組匝數(shù)30-33
• 3.3 單相SR電機(jī)有限元仿真33-40
• 3.3.1 靜磁場(chǎng)分析34-36
• 3.3.2 瞬態(tài)磁場(chǎng)分析36-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的單相SR電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化41-53
• 4.1 電機(jī)參數(shù)對(duì)電機(jī)性能的影響41-43
• 4.1.1 極弧41-42
• 4.1.2 定轉(zhuǎn)子外徑42
• 4.1.3 鐵心長(zhǎng)度42
• 4.1.4 氣隙42-43
• 4.1.5 繞組匝數(shù)43
• 4.2 徑向力與轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)43-44
• 4.3 徑向力數(shù)學(xué)模型44-45
• 4.4 徑向力的仿真45-50
• 4.4.1 磁密的計(jì)算45-47
• 4.4.2 徑向力的計(jì)算47-50
• 4.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化50-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第五章 單相SR電機(jī)本體建模53-64
• 5.1 單相SR電機(jī)建模方法53-54
• 5.1.1 線性和準(zhǔn)線性建模方法53
• 5.1.2 非線性建模方法53-54
• 5.1.3 相間耦合建模的方法54
• 5.2 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的本體建模54-61
• 5.2.1 單相SR電機(jī)的特性曲線54-56
• 5.2.2 電感法模型56-58
• 5.2.3 磁鏈法模型58-59
• 5.2.4 電流法模型59-61
• 5.3 電流法模型的仿真61-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 基于變結(jié)構(gòu)控制的單相SR電機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)64-75
• 6.1 單相SR電機(jī)仿真模型64-65
• 6.2 SR 電機(jī)運(yùn)行特性與經(jīng)典控制65-67
• 6.2.1 角度位置控制65-66
• 6.2.2 電流斬波控制66
• 6.2.3 電壓PWM控制66-67
• 6.3 抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制策略67-68
• 6.4 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)68-69
• 6.5 變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計(jì)69-71
• 6.5.1 基本原理70
• 6.5.2 滑模控制器設(shè)計(jì)70-71
• 6.6 仿真結(jié)果和分析71-74
• 6.7 本章小結(jié)74-75
• 第七章 總結(jié)與展望75-77
• 7.1 總結(jié)75-76
• 7.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果80-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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2 彭德奇;李華柏;譚平;;基于ANSOFT的開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩分析[J];微特電機(jī);2014年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 曹鑫;12/8極無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

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1 張倩影;無(wú)軸承開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心振動(dòng)控制[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 歐陽(yáng)啟;電動(dòng)車(chē)用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)研究及實(shí)現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：891278