基于Ansoft/Maxwell 2D的开关磁阻电机起动性能仿真分析与实验研究

为了获得良好电机的起动性能,基于Ansoft/Maxwell 2D的仿真环境,建立了六相12/10极开关磁阻电机(SRM)有限元仿真模型;仿真分析了关断角、开通角对电机起动性能的影响,并进了实验验证.研究结果为SRM及其控制系统的设计和优化提供了重要依据,有一定参考意义.     

基于Maxwell 2D的SRM特性分析

简要介绍了新型12/10结构开关磁阻电机(SRM)的磁路型式,并利用Maxwell2D对其几种不同磁路型式下的起动转矩进行仿真分析.可以看出在不同磁路型式下的起动转矩与普通6/4结构及8/6结构的SRM不同,从而得出12/10极SRM在起动性能方面的优越性.     

开关磁阻电动机起动性能仿真

利用Matlab中的Simulink模块对12/10极开关磁阻电机进行建模,对在不同开通角下的一相转矩、合成转矩和转速起动性能进行了动态仿真及性能分析.     

车用开关磁阻电机起动性能的数字仿真

本文介绍了一种新型的12/10极结构的开关磁阻电机,利用Matlab中的Simulink模块对12/10电机进行建模,对在不同开通角下的一相转矩,合成转矩以及转速的起动性能进行了动态仿真,并对仿真结果进行了具体的性能分析。     

无位置传感器开关磁阻电机无反转起动研究

提出了一种检测无位置传感器开关磁阻电机(SRM)起动前转子初始位置的方法.通过向电机定子相绕组注入瞬时测试脉冲,跟踪相电流判断转子的初始位置及相应的初始导通相,从而实现转子处于任何位置时的无反转起动.通过对一台8/6极的开关磁阻电机的实验,验证了该方法的可行性.     

多/全电飞机用高速开关磁阻起动/发电机优化控制(英文)

介绍了开关磁阻起动/发电(SRS/G)系统的应用背景,对系统的性能要求进行了描述,并给出了一台30kW开关磁阻电机(SRM)的定、转子叠片结构及尺寸。基于以上工作,对SRM的优化控制方法进行了研究:在起动阶段,SRM运行在电动状态,以平均转矩最大化作为优化目标,对包括解析、数值及浮角在内的三种优化控制方法进行了深入的研究,并对它们的优化结果进行了详细的比较及分析;在发电阶段,SRM运行在发电状态,以特定输出功率下的系统效率最大化作为优化目标,得到了使主功率损耗最小的优化励磁角。     

高速开关磁阻电机电磁解析分析方法

磁化曲线计算是SRM解析计算的关键,现有的磁化曲线计算公式大多针对多极数低速SRM,不适用于高速运行的低极数SRM.本文在传统8/6极低速SRM磁化曲线的基础上,推导了4/2极高速SRM三个重要位置的磁化曲线计算公式,并与有限元结果做了对比.对额定工况下的4/2极SRM样机进行了转矩校验,指出了传统校验法的不足,提出了新的校验方法.最后,考虑电机自起动能力,优化了电机转子结构.     

12/10极开关磁阻电机在混合动力汽车中的应用

分析了12/10极开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)的基本工作原理,根据混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,简称HEV)中起动/发电集成一体化(Integrated Starter and Generator,简称ISG)系统的功能要求,提出了起动、助力和发电状态下的控制策略.在ISG系统的实验平台上进行了实验,验证了控制策略,给出了试验结果.     

三相异步起动永磁同步电动机起动特性

针对永磁电机牵入同步困难的问题,依据永磁电机基本原理和电磁场理论,对异步起动永磁同步电动机的起动性能进行了研究。以一台18．5kW6极切向式三相异步起动永磁同步电动机为例,建立永磁电动机起动过程的数学模型,给出了求解域和假定条件下的有限元方程,采用场路结合法计算了异步起动永磁同步电动机的瞬态电磁场,分析了样机的起动过程及隔磁磁桥尺寸变化和绕组排列不同对电机起动性能的影响。通过样机对模型仿真分析可知,样机具有较好的起动性能,能快速牵入同步转速,采用单双层绕组时起动性能要比采用双层绕组时的起动性能好;隔磁磁桥尺寸对电机的起动性能影响很大,其过大或过小都会使起动性能变差,不利于牵入同步转速。     

基于不同电机极对数对开关磁阻电机性能的影响研究

针对电机本体结构的改变可能会引起的电机性能的变化,采取实验研究法对两种额定参数相同的四相8/6极和四相16/12极相同功率不同结构的开关磁阻电机(SRM)进行实验研究。对两种不同极数结构SRM的绕组自感、互感、转矩大小及脉动影响和绕组电流等方面进行了电磁仿真分析。结果表明:8/6极开关磁阻电机与16/12极相比,前者具有各相绕组自感值大、互感值大、转矩大等优点,后者具有转矩脉动小的优点。此项研究对SRM电机本体设计和SRM的选型具有重要的指导意义。     

12/8极开关磁阻电机非线性建模与动态仿真

针对开关磁阻电动机(SRM)显著非线性造成其精确数学模型难以建立的问题,深入研究了12／8极开关磁阻电动机电感特性,提出了一种新型电感非线性数学模型,依据此电感模型,利用Matlab建立了开关磁阻电动机的仿真模型。通过仿真结果与实验结果的比较,证明所提出的电感非线性模型是合理的,可以准确地反映SRM的实际运行状况,该模型有助于对12／8极开关磁阻电动机调速系统进行深入研究。     

Design Method for Improving Motor Efficiency of Switched Reluctance Motor

The motor efficiencies of switched reluctance motors (SRMs) are inferior to those of permanent magnet synchronous motors. This paper describes a design procedure for an SRM to obtain a higher motor efficiency. The first step in the design procedure makes clear the principle for improving the motor efficiency. The cross‐sectional and axial shapes of the rotor and stator cores are designed by magnetic field analysis with the two‐dimensional (2D) and 3D finite element method. A high‐efficiency SRM with 12 stator poles and eight rotor poles is designed. The designed SRM was produced experimentally, and was tested to verify its performance. The motor efficiency was improved in comparison to the standard SRM with six stator poles and four rotor poles.     

基于磁链分析模型的开关磁阻电动机数字仿真

提出基于磁链的开关磁阻电动机(SRM)分析模型。该模型仅仅需要电机几何尺寸和材料电磁参数,不需要实验测量数据或者有限元分析数据,为计算机辅助设计、仿真分析以及预测电机性能提供了分析模型。该模型通过Matlab/simulink来实现。其仿真结果与有限元分析软件Ansoft分析结果吻合。该文将上述分析模型应用于1台550W 6/4极三相开关磁阻电动机的非线性仿真研究中。仿真结果反映了SR电机实际工作特性,有限元分析结果验证了该分析模型的可应用性。     

Novel Two-Phase Switched Reluctance Machine Using Common-Pole E-Core Structure: Concept, Analysis, and Experimental Verification

A novel two-phase switched reluctance machine (SRM) with a stator composed of E-core structure having minimum stator core iron is proposed. The E-core stator has three poles with two poles at the ends having windings and a center pole containing no copper windings. The center stator pole in the E-core is shared by both phases during operation. The air gap around the common stator pole has constant and minimum reluctance irrespective of rotor position by its unique design, and the two remaining stator poles at the ends experience variable reluctance with respect to rotor position. The stator is constructed with two independent and physically separate E-cores, and the rotor is composed of ten poles. Other pole combinations are possible. Phase excitation in the novel SRM gives short flux paths, hence reducing the magnetomotive force required to drive the machine, resulting in significant reduction of copper wire and core losses compared to existing two-phase SRMs with flux paths that traverse the entire stator back iron. The concept and principle of operation of this novel SRM and its comparison to existing two-phase SRMs are detailed in this paper. Comparison between finite-element simulations and magnetic equivalent circuit (MEC) analysis for inductance are made and compared to experimentally measured characteristics. Furthermore, comparisons between a conventional two-phase SRM and the novel SRM are made in terms of its weight and output torque. Manufacturability and cost savings of the unique SRM structure are presented. It is shown that the E-core SRM using common stator pole has 50% less iron in the magnetic path compared to a conventional two-phase SRM.      

无位置传感器开关磁阻电动机位置的检测与预报

讨论了开关磁阻电动机通过在非通电相加激励脉冲判断转子位置,从而取消转子位置传感器的理论依据,建立了最高激励脉冲频率的数学模型,分析了此方式下激励脉冲频率对系统控制精度的影响,提出了利用曲线拟合算法来预报转子位置,从而更准确地控制各相绕组开通与关断的新方法。详细的仿真分析证实了该方法的可行性,并在１台１２／４极三相开关磁阻电动机（ＳＲＭ）上进行了试验,效果较好,进一步验证了该方法的有效性。     

Characteristics of a hybrid‐type switched reluctance motor with salient pole stator

In this paper, we propose a new hybrid‐type switched reluctance motor (SRM) with salient pole stator, which has a pair of permanent magnets attached symmetrically between the iron poles of the rotor. We describe experimental results not only on the basic characteristics of the hybrid SRM, but also characteristics with a current control loop under optimized advanced firing angle and cutoff angle control. Considerable improvement of machine performance, especially in the efficiency and power factor, for the hybrid SRM over the conventional VR‐type SRM is confirmed. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(3): 72–79, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10285     

抑制开关磁阻电机振动的结构设计研究

开关磁阻电机(SRM)应用于众多领域,但是本身的结构使其比其他传统电机有更大的振动和噪声,因此抑制SRM振动仍是研究的热门领域。为了抑制电机的振动,设计了一种新型的电机结构,即在转子两侧开孔,并在此基础上对定子齿顶开槽。以一台7.5 kW、1 500 r/min、12/8极SRM为例,通过有限元分析仿真,对新型电机结构进行参数化计算,并得到最优结构。在保证平均转矩基本保持不变的情况下,减小了转矩脉动以及径向力。与原始电机相比,转矩脉动系数下降了16.01%,径向力峰值下降了19.96%。因此,证明了该方法对SRM振动抑制有较好的效果,对后续SRM设计及控制具有一定的借鉴意义。     

基于有限元模型的SRM相电流模糊补偿控制

转矩脉动是开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)驱动系统中存在的一个突出问题。在SRM非线性电磁特性的有限元计算基础上,通过直接检测系统的输出转矩和模糊逻辑补偿控制器对SRM系统的相电流进行适当补偿,减小了转矩脉动成分。对一台四相、8/6极样机进行了仿真和实验。实验结果表明,通过对相电流的补偿控制能够使转矩脉动系数减小约50%,整个电机系统的平均输出转矩也得到了明显提高。