基于雙極性控制的三相開關(guān)磁阻電機(jī)分析與設(shè)計.pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)憑借其結(jié)構(gòu)簡單、牢固，可靠性高、容錯性好、適合高速運行等性能優(yōu)勢贏得了廣泛關(guān)注。尤其是近年來稀土永磁材料供應(yīng)限制和價格波動，使得無需永磁體的開關(guān)磁阻電機(jī)得到了進(jìn)一步發(fā)展，已被成功應(yīng)用于航空航天、動力牽引和工業(yè)調(diào)速等領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機(jī)采用不對稱橋式變換器，體積大且缺乏市場統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)成本高，限制了開關(guān)磁阻電機(jī)的廣泛應(yīng)用。為解決上述問題，本文采用普遍應(yīng)用的三相全橋電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)不對稱橋式電路，改變

2、繞組內(nèi)的電流控制方式，即由傳統(tǒng)的單極性控制變?yōu)殡p極性控制，故該控制類型下的開關(guān)磁阻電機(jī)亦稱為“雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)”。本文對該類雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理進(jìn)行了分析，并提出了本體尺寸和繞組連接方式的優(yōu)化設(shè)計方案，試制了實驗樣機(jī)，完成了實驗驗證，為該類新型開關(guān)磁阻電機(jī)的進(jìn)一步深入研究和工程應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。
　　論文主要的研究內(nèi)容和成果包括以下幾個方面:
　　(1)深入分析了開關(guān)磁阻電機(jī)雙極性控制下的基本工作原理，推導(dǎo)了雙極

3、性開關(guān)磁阻電機(jī)的電壓方程、磁鏈方程、電磁轉(zhuǎn)矩方程及運動方程，在此基礎(chǔ)上提出了適合雙極性控制的開關(guān)磁阻電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與基本控制策略。
　　(2)基于二維靜態(tài)有限元法，全面分析了雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁靜態(tài)特性。基于Maxwelll/Simplorer，搭建了雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的磁場一電路耦合仿真模型，進(jìn)行了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的雙極性控制仿真研究，驗證了雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理。
　　(3)研究并歸納了雙極性開關(guān)磁阻

4、電機(jī)繞組連接方式對電機(jī)性能的影響，總結(jié)了適合雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)最優(yōu)繞組連接方式，對雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)本體的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進(jìn)行了全面優(yōu)化。
　　(4)建立了雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)非正弦鐵心磁密波形的鐵耗計算模型，綜合考慮了局部磁滯回環(huán)和直流偏置影響，對比分析了優(yōu)化前后兩臺雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)的鐵心磁密分布及鐵耗。
　　(5)在一臺三相12/8單極性開關(guān)磁阻電機(jī)基礎(chǔ)之上，研制了一臺三相12/8雙極性開關(guān)磁阻電機(jī)，并測試了靜態(tài)電磁特性。<