分塊開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、分塊開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(switched reluctance machine，簡(jiǎn)稱SRM)通過(guò)改變定、轉(zhuǎn)子成分塊結(jié)構(gòu)，使其除具有普通SRM的控制靈活，耐高溫等優(yōu)點(diǎn)外，亦具有高速運(yùn)行時(shí)風(fēng)(油)阻小、低鐵心損耗、高可靠性和高容錯(cuò)性等優(yōu)點(diǎn)。因此，分塊SRM在全電/多電飛機(jī)電力傳動(dòng)系統(tǒng)、起動(dòng)/發(fā)電機(jī)雙功能系統(tǒng)、電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及新能源系統(tǒng)中具有潛在的應(yīng)用前景。
　　 本文基于分塊SRM的基本特性，從電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)拓?fù)?、性能仿真、位置信?hào)故障

2、診斷及容錯(cuò)控制、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等角度開(kāi)展研究。
　　 首先建立了12/8結(jié)構(gòu)整距繞組分塊轉(zhuǎn)子SRM的二維和三維有限元模型，仿真分析電機(jī)的靜態(tài)磁密分布，計(jì)算并實(shí)測(cè)了電機(jī)的相電感；基于整距繞組分塊轉(zhuǎn)子SRM不同位置時(shí)的電磁特性，確定了定、轉(zhuǎn)子極弧系數(shù)選取的原則；將繞組電流波形等效于方波，推導(dǎo)了整距繞組分塊轉(zhuǎn)子SRM的主體尺寸計(jì)算公式；分析了繞組匝數(shù)的選取規(guī)則；并通過(guò)二維場(chǎng)路耦合有限元仿真驗(yàn)證了電機(jī)的性能?；诒疚奶岢龅姆椒ㄔO(shè)計(jì)了一臺(tái)1

3、2/8結(jié)構(gòu)的整距繞組分塊轉(zhuǎn)子SRM實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　 針對(duì)單極性勵(lì)磁時(shí)四相8/6結(jié)構(gòu)整距繞組分塊轉(zhuǎn)子SRM定子磁通沖突的問(wèn)題，提出采用定子分塊和雙極性勵(lì)磁兩種方案，并通過(guò)場(chǎng)路耦合法建立了兩種方案下四相8/6結(jié)構(gòu)整距繞組分塊轉(zhuǎn)子SRM的有限元瞬態(tài)模型，對(duì)比研究了兩種電機(jī)的電流、銅耗、鐵心磁密波形、鐵心損耗等電磁特性。結(jié)果表明，采用雙極性勵(lì)磁方案，不但可克服定子磁通沖突，亦較采用定子分塊方案時(shí)具有低的鐵

4、心損耗。
　　 在總結(jié)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的分塊SRM工作原理和磁路特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，首次提出了環(huán)狀繞組分塊轉(zhuǎn)子SRM、集中繞組分塊轉(zhuǎn)子SRM、C形分塊定子SRM、E形分塊定子SRM和混合氣隙分塊定子SRM等五種新型結(jié)構(gòu)的分塊SRM，結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖和磁路圖對(duì)其基本工作原理分別進(jìn)行分析，并根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和電磁特性分析了各種新型結(jié)構(gòu)分塊SRM的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 通過(guò)三維有限元模型仿真了E形分塊定子SRM的各定子線圈互感，結(jié)果表明E形分塊定

5、子SRM各線圈間的互感非常小，各定子塊間磁路隔離。將各個(gè)獨(dú)立的定子塊作為單元，推導(dǎo)了E形分塊定子SRM主體尺寸的計(jì)算公式，探析并建立了繞組匝數(shù)及其他主要尺寸的選取規(guī)則，完成了E形分塊轉(zhuǎn)子SRM的電磁計(jì)算，并通過(guò)磁路和電路的耦合計(jì)算對(duì)E形分塊定子SRM的穩(wěn)態(tài)性能進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果驗(yàn)證了E形分塊定子SRM電磁設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　 在介紹分塊SRM位置傳感器安裝的基礎(chǔ)上，采用注入脈沖法測(cè)定位置傳感器的位置偏差，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自起

6、動(dòng)。通過(guò)對(duì)分塊SRM位置信號(hào)故障的分析，提出通過(guò)檢測(cè)各相位置信號(hào)雙邊沿的觸發(fā)順序以及相鄰觸發(fā)邊沿之間的角度差實(shí)現(xiàn)位置信號(hào)故障檢測(cè)。該方法可統(tǒng)一診斷位置信號(hào)高、低電平故障?；谖恢眯盘?hào)共享的原理，利用非故障位置信號(hào)對(duì)電機(jī)換相邏輯進(jìn)行重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)傳感器故障下的容錯(cuò)控制；且當(dāng)故障位置信號(hào)恢復(fù)正常后，可平穩(wěn)切入運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　 完成了分塊SRM數(shù)字控制系統(tǒng)的研制，設(shè)計(jì)了兩種不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制程序。程序1根據(jù)轉(zhuǎn)速優(yōu)化開(kāi)通