基于雙極性控制的三相開關磁阻電機分析與設計.pdf

1、開關磁阻電機憑借其結(jié)構簡單、牢固，可靠性高、容錯性好、適合高速運行等性能優(yōu)勢贏得了廣泛關注。尤其是近年來稀土永磁材料供應限制和價格波動，使得無需永磁體的開關磁阻電機得到了進一步發(fā)展，已被成功應用于航空航天、動力牽引和工業(yè)調(diào)速等領域。然而，傳統(tǒng)的開關磁阻電機采用不對稱橋式變換器，體積大且缺乏市場統(tǒng)一標準，導致開關磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)成本高，限制了開關磁阻電機的廣泛應用。為解決上述問題，本文采用普遍應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磁阻電機亦稱為“雙極性開關磁阻電機”。本文對該類雙極性開關磁阻電機的工作原理進行了分析，并提出了本體尺寸和繞組連接方式的優(yōu)化設計方案，試制了實驗樣機，完成了實驗驗證，為該類新型開關磁阻電機的進一步深入研究和工程應用奠定了重要基礎。
　　論文主要的研究內(nèi)容和成果包括以下幾個方面:
　　(1)深入分析了開關磁阻電機雙極性控制下的基本工作原理，推導了雙極

3、性開關磁阻電機的電壓方程、磁鏈方程、電磁轉(zhuǎn)矩方程及運動方程，在此基礎上提出了適合雙極性控制的開關磁阻電機拓撲結(jié)構與基本控制策略。
　　(2)基于二維靜態(tài)有限元法，全面分析了雙極性開關磁阻電機的電磁靜態(tài)特性?；贛axwelll/Simplorer，搭建了雙極性開關磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的磁場一電路耦合仿真模型，進行了開關磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的雙極性控制仿真研究，驗證了雙極性開關磁阻電機的工作原理。
　　(3)研究并歸納了雙極性開關磁阻

4、電機繞組連接方式對電機性能的影響，總結(jié)了適合雙極性開關磁阻電機最優(yōu)繞組連接方式，對雙極性開關磁阻電機本體的結(jié)構尺寸參數(shù)進行了全面優(yōu)化。
　　(4)建立了雙極性開關磁阻電機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磁阻電機的鐵心磁密分布及鐵耗。
　　(5)在一臺三相12/8單極性開關磁阻電機基礎之上，研制了一臺三相12/8雙極性開關磁阻電機，并測試了靜態(tài)電磁特性。<