四相电励磁双凸极电动机控制拓扑研究

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1、中图分类号：TM352论文编号：102870315-S059学科分类号：080801硕士学位论文四相电励磁双凸极电动机控制拓扑研究研究生姓名谢淑玲学科、专业电机与电器研究方向电机设计及其控制技术指导教师陈志辉副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年四月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonControlTopologyofaFour-phaseWound-fieldDoubl

2、ySalientMotorAThesisinElectricalEngineeringbyXieShulingAdvisedbyAssociateProf.ChenZhihuiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApril,2015南京航空航天大学硕士学位论文摘要电励磁双凸极电机结构简单、可靠性高、励磁可调、控制灵活，有较大的研究和应用价值。本文主要研究了四相电励磁双凸极电动机（WFDSM）的驱动系统，详细分析了四相WFDSM在

3、传统控制拓扑和励磁复用的新型控制拓扑下的工作原理。本文首先推导了四相WFDSM的数学模型，阐述了它的工作原理，对单相通电情况进行了有限元仿真，得到输出最大平均转矩对应的优化导通区间。对传统控制拓扑下四相WFDSM在标准角控制和提前角控制下的工作模态进行了分析与仿真，采用适当提前角控制有利于提高相电流，并使相电流在优化导通区间内达到较大值，从而可以提高电机输出功率。为了考虑温升对绕组电阻及铜损的影响，对四相WFDSM的磁场-热场进行了耦合仿真，仿真结果表明：该电动机的主要损耗为铜损，由于绕组是主要的热源载荷，且绕组散热条件差，导致其温度较高。其次，提

4、出了一种励磁复用的新型控制拓扑，其励磁绕组不仅为电机提供励磁磁场，而且作为Buck变换器的电感。论文对励磁复用的新型控制拓扑的典型电流型工作模式、典型电压型工作模式以及一般工作模式进行了分析与仿真。低速轻载时，电机工作于电流型模式的区间长；高速重载时，电机工作于电流型模式的区间短。最后，基于LabVIEWFPGA平台，设计了四相WFDSM控制系统，实现了位置信号处理、转速计算、逆变器控制、闭环控制以及保护等功能。通过实验获得了电机的机械特性，并对电动机进行了闭环控制，实验结果验证了四相WFDSM在励磁复用的新型控制拓扑下具有良好的运行性能。关键词：

5、电励磁双凸极电机，驱动系统，热分析，励磁复用，电流型，LabVIEW，FPGAI四相电励磁双凸极电动机控制拓扑研究ABSTRACTWiththeprominentadvantagesofsimplestructure,highreliability,controllableexcitationandflexiblecontrol,theWound-FieldDoublySalientMotor(WFDSM)enjoyssignificantvalueforresearchandapplication.Thisthesismainlyresearch

6、esonthedrivesystemofafour-phaseWFDSMandanalyzestheworkingprinciplesofWFDSMunderatraditionalcontroltopologyaswellasanewcontroltopologyusingmultiplexingexcitationindetails.Firstofall,thisthesisderivesthemathematicalmodelsofWFDSMandtheworkingprinciplesareintroducedTheoptimalcondu

7、ctionregionsforproducingthemaximalaveragetorqueareobtainedonthebasisofthefiniteelementsimulationsofsingle-phaseconduction.Operatingmodesofboththestandardanglecontrolstrategyandtheadvancedanglecontrolstrategyunderthetraditionaltopologyareanalyzed.Appropriateadvancedanglemayhelp

8、tohigherphasecurrentamplitudeintheconductregions,thentheoutpu