全数字电流控制开关磁阻电机

开关磁阻电机研究的 背景及意义 一、项目目的与意义 开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究项目属于《国家 中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中工业节能（机电产 品节能）、基础件和通用部件的重点支持领域，同时符合《湖南省加 快培育和发展战略性新兴产业总体规划纲要》高效节能制造产业中节 能电机重点发展领域。 开关磁阻电动机(srd)调速系统是基于计算机和电力电子技术的 控制器及开关磁阻电动机的新型调速系统，由开关磁阻电动机与微机 智能控制器两个部分组成。开关磁阻电动机调速系统的突出特点是效 率高、节能效果好、调速范围广、无启动冲击电流、启动转矩大、控 制灵活，此外还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。除可以取 代已有的电气传动调速系统(如直流调速系统、变频调速系统)外，开 关磁阻电动机调速系统还十分适用于矿山井下机电设备需要重载启 动、频繁启动、正反转

在简要介绍和分析开关磁阻电机调速系统(srd)的各个组成部分的基础上,在matlab/simulink中,分别构建了各个部分的仿真模型,并介绍了模块的功能及工作原理。将每个仿真模型连接构成srd的系统仿真模型。系统采用双闭环控制:速度环采用pi控制,电流环采用角度位置控制与电流斩波控制相结合的方法,保证了开关磁阻电机(srm)在低速或高速运行时都可获得满意的性能。仿真结果证明了pi调节的无偏差速度调节的有效性。

针对单极性励磁时四相8/6结构分块转子开关磁阻电机的定子磁通冲突问题,把双极性励磁方法应用于四相8/6结构分块转子开关磁阻电机,基于2d有限元建立双极性分块转子开关磁阻电机的场路耦合模型,计算双极性分块转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗,并在(r,θ)坐标系中细致描述定子铁心和转子铁心特征区域的磁密周期性变化规律,最后应用双频法分离铁损获得铁心的涡流损耗和磁滞损耗。计算结果表明,与同等双极性励磁的8/6结构双极性普通开关磁阻电机相比,8/6结构双极性分块转子开关磁阻电机的转矩脉动大,但铜耗减小约32%,铁耗减小约35%。

开关磁阻电机调速系统设计论文简介 开关磁阻电动机调速系统（switchedreluctncedrive，简称srd）是由开关磁阻电 动机、电力电子开关电路及驱动控制部分组成的高性能调速系统。开关磁阻电机具有结 构简单坚固、成本低、容错能力强、调速范围宽、低速转矩大、起动电流小、转速精度 高、耐高温、可频繁起动制动等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持 下获得了良好的可控性能。因此，开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用。 本文首先介绍了课题研究背景和意义。给出了开关磁阻电机控制系统的组成、运行 原理和控制方式。给出了开关磁阻电机的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集 成环境下，对开关磁阻控制系统进行了建模、仿真及分析。接着，给出了开关磁阻控制 系统的硬件、软件设计方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系统、位置检测电路、 电流检测

开关磁阻电机调速系统仿真设计 摘要：开关磁阻电机（srm）的模型是进行srm的仿真和性能 预测、控制算法设计等研究的基础。该项目所用500?w电机模型是 在matlab平台下基于srm的物理特性所建立的srm查找表模 型，并基于该模型，建立了srm仿真系统。 关键词：开关磁阻电机模型仿真系统srm 1开关磁阻电机的建模问题 开关磁阻电机的非线性使其性能的精确分析和计算较为困难。由 于srm电机的定、转子采用双凸极结构，电动机在运行时其定、转 子极身存在着显著的边缘效应和高度局部饱和，从而引起了整个磁路 的高度非线性，其每相绕组的电感是电流和电动机转子位置角的非线 性函数，很难准确建立srm电机的非线性电感模型，因此如何建立 比较精确的srm电机的数学模型，是国内外广大学者一直研究的问 题。 2srm模型数据的获取 目前，关于srm电

以四相8/6极、5.5kw开关磁阻电机为研究对象,以tms320f240型dsp为控制器核心,采用最少开关器件的功率变换器主电路,主功率开关器件选用igbt,设计了一种结构简单、性能可靠的开关磁阻电机调速系统。实验表明该系统运行稳定可靠,调速性能优良。

针对开关磁阻电机调速系统的开关器件在工作过程中,会产生大的电磁干扰和大的功率损耗问题,提出了一种基于新型电容分压并联谐振直流环的功率变换电路拓扑。该电路是在传统的硬开关不对称逆变桥的各开关器件上并联缓冲电容,实现对相开关的零电压关断;同时,在直流母线上加入一个由二个电感与一个电容为主要组成元件的谐振环,通过对此谐振环中谐振开关的合理控制,即可实现对相开关的零电压开通及对谐振开关的零电流或零电压软通断。通过对功率电路工作原理和动作模式过程的分析,得出需满足的软开关条件。具有此谐振环的软开关变换器,有效区间大、功率损耗小,因而提高了开关磁阻电机调速系统的效率和性能。用matlab仿真实验验证了此电路的正确性与有效性。

开关磁阻电机(srm)由于其显著的特点而得到业界广泛关注。但实际应用中,srm所占市场份额不多。主要原因是几乎所有的功率器件集成模块都是基于变频器主电路研发和制造的,srm专用的功率集成模块几乎没有,srm主电路简单的优势体现不出来。研究基于单个功率模块的srm系统,分析其工作模式、换相情况及应用场合。采用单个功率模块,其驱动和控制电路在价格上与变频器相当,为srm的广泛应用提供了强有力的支持。仿真和试验结果验证了理论分析的正确性和实用性。

无轴承开关磁阻电机是一个复杂的非线性系统,因此其控制策略的研究非常重要。高速时由于反电势的增加,使悬浮绕组开通时刻电流难以跟踪,导致瞬时悬浮力难以控制,因此有必要研究基于平均悬浮力和平均转矩的无轴承开关磁阻电机控制策略。根据无轴承开关磁阻电机的悬浮原理和数学模型,设计平均悬浮力和平均转矩的控制策略。主绕组电流和悬浮绕组电流均采用方波控制。推导了平均悬浮力与绕组电流之间的关系,以及主绕组电流和悬浮绕组电流的计算公式。给出了超前角和绕组电流的计算流程。针对12/8结构的无轴承开关磁阻电机,设计了以数字信号处理器tms320c2812为核心的控制系统。通过实验给出了绕组电流波形和转子位移波形。实验结果显示了电机的稳定悬浮,验证了此控制策略的可行性。

以tms320f2407dsp为核心控制器,设计了一种性能优良的开关磁阻电机控制系统.其控制电路主要包括主控模块、电流检测模块、位置传感器模块、串口电路、故障检测和保护电路等;采用不对称桥式扑结构设计了功率变换器及其驱动电路模块;采用速度和电流双闭环的形式,完成对开关磁阻电机的控制.

开关磁阻电机是由功率变换器电路、双凸极磁阻电机及其控制器组成的新型机电一体化调速电动机系统,其性能优越,发展前景广阔。

开关磁阻电机刚性连接压力机执行机构时有过载情况发生。在分析打击瞬时螺旋压力机螺杆扭矩的基础上,提出等强度原则,推出了电机轴侧的扭矩及过载倍数的计算公式,并给出了过载数据。提出解决过载问题的措施,是在刚性传动时增设摩擦安全联接装置,能有效避免电机轴过载。结论对开关磁阻电机驱动的压力机设计具有重要意义。

i 开关磁阻电机调速系统设计 摘要 开关磁阻电动机调速系统（switchedreluctncedrive，简称srd）是由开关磁阻电动 机、电力电子开关电路及驱动控制部分组成的高性能调速系统。开关磁阻电机具有结构简 单坚固、成本低、容错能力强、调速范围宽、低速转矩大、起动电流小、转速精度高、耐 高温、可频繁起动制动等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得了 良好的可控性能。因此，开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用。 本文首先介绍了课题研究背景和意义。给出了开关磁阻电机控制系统的组成、运行原 理和控制方式。给出了开关磁阻电机的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集成环 境下，对开关磁阻控制系统进行了建模、仿真及分析。接着，给出了开关磁阻控制系统的 硬件、软件设计方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系统、位置检测电路、电

介绍了以tms320f2407芯片为核心的高性能数字化srd控制器的设计,给出了硬件电路设计和软件设计策略,并对其中功率变换器的设计、驱动电路设计给出了详细说明。本系统具有良好的调速性能和控制特性。

分析了开关磁阻电机的数学模型,在matlab/simulink环境下建立了相绕组数学模型、电流置换比较环节、功率变换电路模型,结合这几个模块在电流斩波控制阶段,做了低速重载仿真分析。仿真分析证明此方法的适用性,为sr电机调速系统的分析和设计提供了一种方法。

针对磁悬浮开关磁阻电机参数设计问题,提出一种基于最小二乘支持向量机与粒子群优化算法的电机结构参数优化设计方法。采用三维有限元仿真建立样本空间,构建悬浮力、电磁转矩与绕组间互感的最小二乘支持向量机非参数模型;并基于该非参数模型,选择满足额定电磁转矩为约束条件,悬浮力最大且绕组间互感最小为优化目标,采用粒子群优化算法获取电机的最优结构参数。仿真结果表明:最小二乘支持向量机非参数模型精确度高,采用该优化设计方法设计的磁悬浮开关磁阻电机具有悬浮承载力强、耦合小、易于控制的优点,并且该优化设计方法算法简单、操作方便。

采用开关磁阻电机对旧设备——龙门刨床进行改造,保留原刨床参数,在刨床的基础上增加了铣削功能,既节约了资金,又提高了工作效率。

通过结合开关磁阻电机调速系统的两种控制方式——电流斩波控制和角度位置控制,在matlab/simulink的环境下建立仿真模型,使得开关磁阻电机的转速能在0~10000r/min的宽范围内进行平滑调节。仿真结果表明,该仿真模型设计较为合理,对转速的调节能够达到预期效果。

开关磁阻电机(srm)的模型是进行srm的仿真和性能预测、控制算法设计等研究的基础。该项目所用500w电机模型是在matlab平台下基于srm的物理特性所建立的srm查找表模型,并基于该模型,建立了srm仿真系统。

为抑制开关磁阻电机(srm)转矩脉动,从电机设计和控制的角度出发都需要快速、正确地获取其磁链和转矩模型。本文根据srm磁链随角度、电流的变化特点,取6个特殊转子位置处的磁链数据,用七次多项式函数来建立srm磁链模型和转矩模型,与有限元计算结果对比表明,所提方法具有快速和准确性。

e形分块定子srm各定子块间磁路隔离,容错能力强,具有重要的应用价值。本文将e形分块定子srm各个独立的定子块作为单元,推导了e形分块定子srm主体尺寸的计算公式,探析并建立了绕组匝数及其他主要尺寸的选取规则,完成了e形分块转子srm的电磁计算,并通过磁路和电路的耦合计算对e形分块定子srm的稳态电流及转矩等性能进行了仿真分析,仿真结果验证了e形分块定子srm电磁设计方法的有效性。

开关磁阻智能局扇采用双局扇、双控制器和双电源组合方式。在局扇、控制器和电源三组之间只要有一个是完好的,通过系统的智能切换,就能够保证局部送风的正常需求。每台局扇电机采用双出轴方式,两侧各安置一台风机,两台风机同向旋转,可根据瓦斯浓度进行风量调节,对开关磁阻电机进行控制,实时调整系统输入功率,提高系统效率,具有明显的节能效果。