基于Ansoft的开关磁阻电机建模与仿真.pdf

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1、基于Ansoft的开关磁阻电机建模与仿真杨丽伟 张奕黄北京交通大学（100044）ModelingandSimulationofSwitchedReluctanceMotorBasedonAnsoftYangLiweiZhangYihuangBeijingJiaotongUniversity摘要：采用Ansoft公司的RMxprt和Maxwell2D模目前，国内外对开关磁阻电机及其控制系统块建立了开关磁阻电机的模型，给出了电机的功率变换电的仿真大多是用MATLAB或者PSPICE来进行的，路，构建

2、了一个完整的仿真系统。通过对SRM模型的有限这些方法一般根据电机的状态方程进行仿真。由元分析，得到了SRM的随转子位置变化的电感曲线，同时于开关磁阻电机的运行过程中的非线性特性，在得到了转矩、相电流及磁链曲线。仿真结果为SRM的优化设计及进一步的研究提供了理论依据。它运行过程必然会有一些参数发生非线性变化[2]关键词：开关磁阻电机有限元法仿真分析（例如电流、电感等等），以固定参数代入方程进Abstract:Thispaperpresentsamodelingofswitched行求解的方法必然带会

3、来很大的误差，而且由于reluctancemotorbyusingRMxprtandMaxwell2DfromSR电机结构特殊性，它的参数也很难由传统的参AnsoftCorporation.Acompletesystemincludingaddi-数计算方法来精确确定。有限元法是一种离散化tionalcircuitisprovidedandthesimulationofthissystem数值计算方法，能够精确地对电机的性能进行仿hasbeendone．ThroughFEA（FiniteEleme

4、ntAnalysis）ofSRM，wecangettheinductancecurvechangesfollowing真。文中采用Ansoft公司的RMxprt和Maxwell2Dthepositionofrotor．Wecanalsogetthecurveoftorque．模块，利用电磁场有限元方法对开关磁阻电机的currentandfluxlinkage．Theresultofsimulationisbenefit瞬态性能进行精确分析，从而完成对开关磁阻电forthedesignofswitc

5、hedreluctancemotoranditsadvanced机的瞬态仿真研究。research．Keywords:SRMFiniteflementmethodAnalysisofsimulation1开关磁阻电机有限元模型的建立开关磁阻电机（SRM）是近年来随着电力电本文以电动汽车用开关磁阻电机为研究对子技术和控制技术的发展而诞生的一种特种电象。首先根据SRM的基本参数在AnsoftRMxprt中机。开关磁阻电机以其结构简单、坚固、成本低生成了二维几何模型，然后利用Ansoft本身的接廉、可靠

6、性强、起动转矩大、效率高等优点，已经口将几何模型导入Maxwell2D，再用Maxwell2D在许多领域得到了应用[1]。但是，由于开关磁阻中的瞬态模块进行有限元计算。求解中运用了An-电机的结构的特殊性，许多问题极待解决。例如soft软件可以定义外加电路的特点，建立了SRM的SRM的振动、噪声问题，开关磁阻电机的特殊应驱动电路模型，与模型构成一个完整系统进行仿用，以及现代控制理论在开关磁阻电机中的应用真。这使得仿真结果更加接近电机实际运行的情研究等。因此，对开关磁阻电机的瞬态性能进行况，更为精确

7、地反映了电机的运行性能。仿真分析，了解电机的各项性能，对解决这些问题1.1SRM模型的建立是十分必要的。采用三相12/8极结构开关磁阻电机，定、转子3·13·迭片的材料都是DW465-50，电机的参数如表1所开关管，DS1~DS6为单向二极管，D1~D6为续流二示。开关磁阻电机模型的建立无疑是电机性能仿极管。真的基础，我们利用Ansoft软件建立SRM的二维有限元模型，建立的具体过程如下：DS1DS2DS3（1）将SRM的几何尺寸和基本参数加载到S1S3S5RMxprt软件，软件将自动生成开关磁阻

8、电机的二D1D3D7RARBRC维几何模型，如图1a所示。由电机的对称性我们可LALBLCLAendLBendLCendVsrc以取电机模型的1/4（如图1b所示）进行计算，这样C+1-可以简化计算过程，缩短有限元计算的时间。D4DS4DS6DS2D2S4S6S2图2功率变换器模型由SRM的工作原理可知，主开关管的通断依（a）（b）赖于转子的位置信号，故以转子位置P为变量，根图1SRM的二维几何模型据转子位置给功率变换器提供换相信号。由角度位置控制的驱动电路如图3所示，VSA、VS