开关磁阻调速电机-开题报告

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1、小功率三相开关磁阻调速电动机的设计电082高福振0812002036导师：瞿遂春本课题研究的现状近20年来，SR电机的研究在国内外取得了很大的发展，但作为一种新型调速驱动系统，研究的历史还较短，其技术涉及到电机学、微电子、电力电子、控制理论、机电一体化及工程应用等众多学科领域，加之其复杂的非线形特性，导致研究的困难性，在电机理论、性能分析和设计、控制、测试等方面都还不够成熟、完善，存在大量的工作要做。磁阻电机的工作原理最早出现于19世纪40年代，当时的研究人员认为利用顺序磁拉力方法可以使电动机旋转是简单可行的。但是受到当时科技条件

2、的限制，本课题研究的现状电动机的运行特性很差，在以后的100多年时间里开关磁阻电机调速系统的发展很慢。直至20世纪60年代大功率晶闸管的投入使用对SRD的研究和发展奠定了重要的物质基础。1980年“开关磁阻”的术语作用于径向气息电动机第一次现世，系统的阐述了SR电机的工作原理及设计理论，研究了SR电机的工作原理及控制方式。而随后SRD有了迅速的发展并在系统的一体化设计、电动机的电磁分析、微机的应用、新型结构型式等方面取得了进展。发展趋势国内外对开关磁阻电动机调速系统做了进一步的研究，目前的研究热点主要有；进一步完善开关磁阻电动机的

3、设计理论，建立一套效率高、适用于工程设计要求的优化设计法。开关磁阻电动机的非线性使其性能分析和计算较为困难。目前，采用二维非线性有限元方法分析电机内的饱和磁场具有局限性：第一，对以路为基础的设计方法研究不够，由路的方法导出的设计公式能以清晰的物理概念体现设计变量与结果之间的联系，而场的方法则显得比较抽象，就设计方法的经济性和正确性综合考虑，用路的方法设计，而用场的方法来校核是一种比发展趋势较理想的方法；第二，现有场的方法精度有待提高，应计及端部效应，开展开关磁阻电动机三维场的研究。在此基础上，开展计算机辅助设计，向智能化方向发展。

4、加强对铁心损耗理论的研究。开关磁阻电动机磁场特性的非线性导致相绕组供电电压和电流波形比较复杂，一般为单向脉动的非正弦波；定、转子各部分铁心中的磁通密度变化规律也不相同，因此对定、转子铁心损耗的计算和测量都很困难，目前面临的主要问题是如何建立准确、实用的铁心损耗计算模型和分析、测试方法。发展趋势加强对转矩脉动及噪声的理论研究，提高电机的功率因数。减小开关磁阻电动机的振动和噪声的关键在于如何减小作用在定子上的径向力。从电机自身的结构设计上，主要是合理设计磁场结构、定子磁轭强度和电机刚度，合理选择气隙、极弧参数及励磁方式，优化绕组的拓扑

5、结构。从控制角度看，主要是优选导通角和关断角及调节脉冲宽度，尽可能调节好各相工作参数的对称性。发展趋势改善电机静态及动态性能仿真模型。开关磁阻电动机的性能分析方法还处于探讨阶段，有待进一步完善。完善开关磁阻电动机、功率变换器及控制器三者之间的协调设计，应该把这三者作为一个整体来进行优化设计，不应该将各部分的设计分裂开。目前的研究，尚停留在仅对特定类型的开关磁阻电动机调速系统分析核算的水平，只能完成局部的综合设计和个别参数的优化。实用无位置传感器方案的研究。目前，国内外提出许多无位置传感器转子位置检测方案，比如，通过测试电机非激磁相

6、绕组电感来估算转子位置；利用探测线圈的发展趋势自感和互感估算转子位置；在定子两个凸极之间安装金属平板，通过电容的变化来估算转子位置等。如果将这些无位置检测方案应用于开关磁阻电动机调速系统，可以使系统更加简单。开关磁阻电机转矩波动最小化技术。开关磁阻电动机运行中的转矩脉动较大是其一个主要的缺点，因此如何获取最佳的绕组电流波形以使开关磁阻电机转矩波动最小就成为主要的研究方向。目前，主要的研究成果有利用迭代学习控制和转矩分配函数减小转矩波发展趋势动。这种方法以绕组电流作为开关磁阻电动机调速系统的输入量，转矩作为系统的输出量，利用迭代学习

7、控制方法不断调整绕组中的电流、以得到希望的输出转矩。这种方法完全从控制工程的角度，实现转矩的波动的最小化，它不需测量电机磁特性，控制器结构简单。计算工作量小，便于微机控制，是一种很有前途的控制方法。目前，SRD的研究方向主要集中在更优的电机建模、更简便的位置传感器、合理的开关元件、更小的噪声、更高的功率因数和优化控制系统方面研究的意义和价值开关型磁阻电动机驱动系统(SwitchedReluctanceMeter，简称SR电动机)是20世纪80年代迅猛发展起来的一种新型调速电机驱动系统。它的结构极其简单坚固，调速范围宽，调速性能优异

8、，而且在整个调速范围内都具有较高的效率，系统可靠性高，(SRM)具有结构简单、坚固体积小、重量轻、工作可靠、制造成本低廉等诸多优良特性,形成了与其他类型电动机竞争的潜在优势。人们对（SRM）非线性本质认识的加深,以及转矩脉动抑制研究的进一步发展,必