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6/4结构高速开关磁阻电机的研究

金坚  
【摘要】: 开关磁阻电机(Switched Reluctance motor,以下简称为SRM)结构简单坚固、可靠性高、容错能力强、调速性能优异,适合应用于高速领域。SRM为双凸极结构,磁场分析复杂,非线性严重;凸极转子高速旋转时风阻损耗显著,严重影响SRM高速性能;位置信号处理和角度解算占用了处理器大部分的内部资源。这些使得高速SRM在系统设计和实现等方面都存在很多技术难题。 本文首先通过有限元仿真软件JMAG-Studio对6/4结构高速SRM进行了电磁场分析,利用有限元仿真分析得到的磁场数据与MATLAB结合,建立了6/4结构高速SRM的非线性数学建模,并对电机控制系统进行仿真分析,确定高速运行时的角度位置控制参数;其次在转子结构中使用了新型圆柱凸极复合转子结构,减小了高速运行时的风阻损耗;最后本文基于开关磁阻电机专用集成芯片SR3P10K07A进行了全新的数字控制器设计,包括控制器以及功率变换器硬件电路设计以及单片机的软件实现,并对SR3P10K07A该芯片中各功能模块算法实现进行了较为详细的阐述,搭建了6/4结构高速SRM系统平台。在该平台上进行了初步的实验,通过与常规转子结构的对比,证明新型圆柱凸极复合转子结构在高速运行时减小风阻损耗效果明显。6/4结构高速SRM高速运行稳定,验证了本文的系统平台设计方案和设计过程的正确性,以及仿真参数优化的效果,达到了预期的效果。


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