非对称转子结构开关磁阻电机及其转矩脉动抑制的研究

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1、硕士学位论文非对称转子结构开关磁阻电机及其转矩脉动抑制的研究RESEARCHONSWITCHEDRELUCTANCEMOTORWITHASYMMETRICROTORSTRUCTUREANDTORQUERIPPLESUPPRESSIONTECHNOLOGY孙青杰哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM352学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文非对称转子结构开关磁阻电机及其转矩脉动抑制的研究硕士研究生：孙青杰导师：吴红星教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动

2、化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM352U.D.C:621.3DissertationfortheMasteralDegreeinEngineeringRESEARCHONSWITCHEDRELUCTANCEMOTORWITHASYMMETRICROTORSTRUCTUREANDTORQUERIPPLESUPPRESSIONTECHNOLOGYCandidate：SunQingjieSupervisor：Prof.WuHongxingAcademicDegre

3、eAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要两相开关磁阻电机是具有较少相数的一类电机，正是电机相数的减少使其结构更加简单、成本更加低廉，极其适合应用于高速或家用电器领

4、域。两相开关磁阻电机虽具有诸多优点，但同时也存在特殊位置不能自启动、转矩脉动大和振动噪声严重的问题。本文提出一种新型非对称转子结构的两相开关磁阻电机，该电机不仅能解决自启动问题，同时能有效抑制电机转矩脉动和降低系统噪声。论文针对该种电机工作机理、结构参数优化及其转矩脉动抑制技术展开研究，主要研究工作如下：首先，通过对非对称转子结构开关磁阻电机基本结构及工作机理的分析，探讨采用非对称转子实现电机自启动的机理及对电机磁路、磁链和电感的影响。改进基于特殊位置磁链曲线的非线性模型，建立适合于非对称转子结构开关磁阻电机的简化磁链

5、模型，为提高简化磁链模型的建模精度，研究改进基于四条磁化曲线拟合的磁链解析模型，并通过仿真验证该磁链解析模型的建模精度。其次，分析非对称转子结构开关磁阻电机工作时磁通自由切换的机理及定转子齿部的磁饱和情况，确定电机定转子轭高的最优选取原则，利用有限元仿真验证选取原则的合理性。探讨影响电机磁通自由切换时转矩脉动的结构参数，通过有限元仿真优化分析上述结构参数，寻求磁通自由切换最平稳时电机最优的结构参数。总结不同结构参数对电机磁链、电感和转矩输出特性的影响规律，归纳出该种电机的设计和参数优化方法。其三，针对不对称半桥变换器驱

6、动非对称转子结构开关磁阻电机换向时转矩脉动大的问题，提出无源升压功率变换电路驱动的方案。研究该功率变换电路通过绕组升压降低换相时励磁、退磁时间进而抑制转矩波动的机理，并利用非线性仿真模型进行仿真，验证无源升压功率变换电路抑制电机转矩脉动的可行性。其四，分析非对称转子结构开关磁阻电机换向时电流和转矩特性，提出具有负转矩补偿的改进型转矩分配函数，以抑制电机换向时产生的负转矩，为进一步提高改进型转矩分配函数抑制转矩脉动的能力，将角度位置控制引入至改进型转矩分配函数，并通过系统仿真验证改进型转矩分配函数对抑制转矩脉动有效性。最

7、后，研制一台非对称转子结构开关磁阻电机，完成电机的静态特性测试，并与仿真数据对比得出样机实测值和理论值的误差，分析误差产生的原因。关键词：非对称转子；开关磁阻电机；功率变换电路；转矩脉动抑制IAbstractAbstractTwophaseswitchedreluctancemotorisaclassofmotorwithlessnumberofphases,itisreducingthenumberofphasesthatmakesthemotorstructureismoresimpleandcostismorea

8、ffordable,anditisverysuitableforhighspeedandhouseholdapplication.Althoughthetwophaseswitchedreluctancemotorhavemanyadvantages,buttherearealsohavesomeproblems,suchassp