基于磁阻式四端口机电能量变换器控制系统的研究

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1、国内图书分类号：TM352学校代码：10213国际图书分类号:621.313密级：公开工学硕士学位论文基于磁阻式四端口机电能量变换器控制系统的研究硕士研究生：郑永龙导师：崔淑梅教授申请学位：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TM352U.D.C:621.313DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEBASICRESEARCHOFSWITCHEDRELUCTANCEDOUBLE-ROTORAPPLIE

2、DTOTRANSMISSIONSYSTEMCandidate：YonglongZhengSupervisor：Prof.CuiShumeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringAffiliation：ElectricMachineandApparatusDateofDefence：June,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要磁阻式四端口机电能量变换器在传统电机的基础上增加一个转子，演变成

3、双机械端口和双电气端口的新型电机。其特点是外转子为内外双凸极结构，结构简单，可靠性高，并且具有恒功率范围宽的优点。但与此同时，由于其结构上的特殊性，内外电机绕组产生的磁场相互影响，也使得这种变换器产生了许多复杂的问题，比如电机内部的磁场耦合问题、控制策略和控制方法问题等等，这都与传统电机的控制存在很大的不同。而现阶段，如上问题的研究却还在起步阶段，制约了磁阻式四端口机电能量变换器的发展。本论文主要就磁阻式四端口机电能量变换器的数学模型以及控制方法展开研究。首先，论文阐述了磁阻式四端口机电能量变换器的工作原理，基于其磁路结构建立了等效磁网络模型，在线性磁路条

4、件下解析了统一模型的磁链方程、电动势方程、转矩方程和机械运动方程。建立了基本的磁阻式四端口机电能量变换器的理论分析与计算基础。通过对磁阻式四端口机电能量变换器进行了有限元仿真分析，研究其内部电磁关系。分析了磁耦合对内外转子转矩性能的影响，并与定转子绕组单独通电时的转矩波形比较，得出了转矩特性的规律。本文分析了基于TMS320LF2407数字信号处理器的单CPU实现两电机控制的可行性，提出了一个系统总体控制器方案，设计了DSP控制电路以及驱动保护电路，搭建了SRM的硬件控制平台，在软件上给出了解耦控制的实现方法。对所设计的控制系统进行了仿真分析，采用四相不对

5、称半桥结构的功率拓扑，对内、外电机单独工作时控制性能进行了Simulink仿真分析，最后，在此基础上，考虑内、外电机的耦合影响，对双转子开关磁阻电机控制系统进行了Simulink仿真分析。关键词：四端口机电能量变换器；SRM；双转子电机；磁场耦合；转矩控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractByaddinganotherrotor,thedouble-rotormachineevolvestoanewbreedmachinewithdualmechanicalportsanddualelectricalports.Themaincharac

6、teristicofSRDRMisdoublesalientstructurewithhighreliabilityandwideconstantpowerareacomparedwithothertypesofdouble-rotormachines.However,duetoit’sspecialstructure,magneticfieldaffectmutually.itleadstomanycomplexproblems,likefieldcoupling,variableparameters,controlmethod,modelingandc

7、ontrolstrategy,etc.theseisdifferentfromconventionalmotor.Bynow,researchonRSDisstillatinitialstage,soit’sdevelopmentislimited.ThispaperwillfocusonthemathmodelandcontrolmethodofswitchreluctancebasedFPEMEC.Firstly,thethesispresentstheworkingprincipleofSRDRM,andbuildsanequivalentmagne

8、tic-networkmodelbasedonitsmagneti