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《太原理工大学》 2007年
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开关磁阻电机磁场有限元分析及动态特性仿真

贺小艳  
【摘要】: 开关磁阻电机驱动系统(SRD)是二十世纪80年代发展起来的一种新型变速驱动系统,是机电一体化产品,具有结构简单、运行可靠、调速方便、控制灵活等优点,已经在多个工业领域得到广泛地应用。SRD系统的主体部分是开关磁阻电机(SRM),该类电机的磁路中存在着严重的饱和,其电感参数是非线性元件,这使得SRD系统的参数计算和仿真建模相当困难。考虑到非线性电感的影响和计算难度,本文的目的是为SRD(包括SRM、开关电路、控制策略)新产品设计和研发人员提供一种简便、通用、准确的计算程式和仿真平台。 本文所做的主要工作总结如下: 1.从开关磁阻电机电磁设计的基本尺寸和材料性能出发,应用ANSYS有限元商用软件计算出开关磁阻电机的磁链函数ψ(θ,i)。其中包括: 以一台6/4极开关磁阻电机样机为例,说明如何应用ANSYS进行二维场磁场的建模和计算;如何得到开关磁阻电机的磁链曲线簇。 2.应用MATLAB/Simulink中的SRD模块,将ANSYS计算出的磁链函数ψ(θ,i)(曲线簇)输入模块得到开关磁阻电动机样机的非线性仿真模型。选用(或构建)适当的功率电路模块、触发电路模块和控制策略模块及其相应参数,从而构成SRD仿真模型。 3.利用前述建立的非线性SRD模型对SR电机的各种动态特性等进行仿真计算和分析研究。首先对SR电机的起动过程进行了分析,并且给出了在开环电动状态下的SR电机的转速波形;其次分析了不同的开通、关断角对SR电动机相电流的影响;然后依次对SR电机在加减负载、加减速度、恒定负载、不同电压时的稳态和动态进行了仿真分析。 4.通过SR电机的线性数学模型,对SR电机基本的控制规律进行了分析和介绍;为方便参阅者学习和使用ANSYS及MATLAB/Simulink,结合一台样机计算和建模,比较详细地介绍了相关的知识内容。 总之,本文考虑到铁心饱和的影响,从开关磁阻电机的基本电气结构和几何尺寸出发,应用常见的两种商用软件,为开关磁阻电机驱动控制系统的设计、性能校核、动态性能分析、实时控制和开发研制等提供了一种既便于实施、又比较准确可靠的分析方法,可供有关人员参考。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM352

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