开关磁阻电机转矩控制

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开关磁阻电机转矩脉动抑制关键技术研究

开关磁阻电机转矩脉动抑制关键技术研究

开关磁阻电机转矩脉动抑制关键技术研究一、引言开关磁阻电机是一种新型的电机,具有高效率、高功率密度等优点,被广泛应用于工业生产中。

然而,由于其结构的特殊性质,开关磁阻电机容易出现转矩脉动问题,严重影响其运行稳定性和使用寿命。

因此,如何有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动成为当前重要的研究方向。

二、开关磁阻电机转矩脉动原因分析1. 磁场不均匀性:由于开关磁阻电机的结构特殊性质,其永磁体和绕组之间存在一定间隙,导致永磁体产生了不均匀的磁场分布,在运行过程中会产生转子位置变化引起的转矩脉动。

2. 电流波形失真:由于交流调制方式采用了PWM控制技术,在实际应用中会出现PWM波形失真问题,导致了电流波形失真,在运行过程中也会产生转子位置变化引起的转矩脉动。

3. 转子惯量不平衡:由于制造工艺的不同,转子的惯量分布不均匀,导致在运行过程中会产生转子位置变化引起的转矩脉动。

三、开关磁阻电机转矩脉动抑制技术1. 电流控制技术:采用合适的电流控制策略,能够有效地减小电流波形失真问题,从而降低了转子位置变化引起的转矩脉动。

目前常用的控制策略有SVPWM、SPWM等。

2. 磁场调节技术:通过调节永磁体和绕组之间的间隙距离,可以有效地改善永磁体的磁场分布情况,从而减小了转子位置变化引起的转矩脉动。

3. 转子平衡技术:通过采用精密加工工艺和质量控制手段,可以有效地实现转子惯量均匀分布,在运行过程中减小了转子位置变化引起的转矩脉动。

四、开关磁阻电机转矩脉动抑制实验验证为了验证以上抑制技术对开关磁阻电机转矩脉动问题的影响,进行了实验研究。

实验结果表明,在采用合适的电流控制策略、磁场调节技术和转子平衡技术的情况下,开关磁阻电机的转矩脉动问题得到了有效地抑制。

五、结论开关磁阻电机是一种高效率、高功率密度的电机,但由于其结构特殊性质,容易出现转矩脉动问题。

通过分析其原因,提出了采用电流控制技术、磁场调节技术和转子平衡技术等抑制方法。

实验结果表明这些方法能够有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动问题,提高其运行稳定性和使用寿命。

直接转矩控制在开关磁阻电机中的应用

直接转矩控制在开关磁阻电机中的应用

摘 要 : 开关 磁 阻电机 有 角度位 置 控制 、 电流 斩 波 控 制和 P M控制 等传 统 控制 方式 , 上述 控制 方 式下 W 但 系统转 矩脉 动较 大 , 导致 振动和 噪声比其他调 速系统 严 重 , 约了它 在 某些 场 合 中的应用 。 章将直 接转 矩 控 制 文 制 技 术应 用到开 关磁 阻电机 中, 立了直接 转 矩控制 的 建
仿 真模 型。 仿真研 究表明 直接 转矩 控制技 术能够 将磁 链
矢量幅 值很好 的控制在 滞环 带内, 从而有 效地 控制转 矩 脉动, 降低 电机 的振动和噪 声。 关键词 : 开关磁 阻 电机 接 转矩 控制 中图分类号 : TM3 2 文献标 识码 : 5 A
DOI 编码 : 03 6  ̄ is 0 62 0 .0 10 .0 1 .9 9 . nl 0 -8 72 1 .60 1 s

理论与设计
直接转矩 控 制在 开关 磁 阻 电机 中的应用
邓木 生 李华柏 谭 平
1 湖南铁道职业技术学院 ( 10 1 420 )
2湖 南工 业 大 学 ( 1 0 7) 420
Ap l c to fD i e tT r ue Co r lT c no o y i t wic e l t nc o o p i a i n o r c o q nt o e h l g n o S t h d Re uc a e M t r
仿真 研究 转 矩脉 动 直
流斩波控制 、 高速 运行 角度位 置控制相 结合的
方 式 , 种 控 制方 案 电机 起 动 能 力强 , 这 电机 出力
大, 功率密度 高, 但是 电机 的转 矩脉动较大 。 本
文将直接转 矩控制 ( C) DT 策略应用到s D中, R 以三相64 /结构电机 为例 , 立了S D的转 矩控 建 R 制仿真模 型 , 以转 矩控制为主要 目的, 它 对转速 和转矩 进行直接 控制 , 将转 矩控制在一 个滞环 内。 通过与电流斩波控制及角度位置控制的对比 仿真研究, 表明D C T 可以有效地降低转矩脉动,

开关磁阻电机中一相转矩和电感的计算修正

开关磁阻电机中一相转矩和电感的计算修正

Q U J -h o I i zu n ( h aT xMeh ncl Eetcl n ier gLd e ig1 10 ,C ia C i e ca i & l r a E gnei t ,B in 0 2 n a ci n j 1 h ) n
Absr t: Usn r ln a u d l c re t ac lt d o e p a e e e to g ei o q e o wi h d t ac i g p e i e rf x mo e , o r c l c l u ae n - h s lcr ma n tc tr u fs t e l y c r l t n e moo euca c tr, c re td t e mit k f e itn o mu a Be i e xsi g a e a e wi d n n u t o ce h sa e o xsi g fr l . sd s e itn v r g n i g i d c -
微 电机
开 关磁 阻电机 中一相 转 矩 和 电感 的计 算修 正
裘 锦 灼
( 北京 中纺锐力 机电有 限公 司 ,北京 1 10 ) 0 12

要 :本文在采用 了准线性磁链模型后 ,正确地算 出了开关磁 阻电动机 一相 的电磁 转矩,对现有计
算公 式进行 了修 正。除 了现有 的平均绕组 电感外 ,本 文还引入 了微 变绕组 电感 ,并对这 两种 电感进行
1 问题 的提 出
在制定 开 关 磁 阻 电动 机 控 制 策 略 时 ,常 采 用 图 1 示准线 性 的磁链模 型 ,认为 磁链 1( , ) 所 /i I 正 比于转/ 子 凸极 的 重 叠 角 ,而 与 绕组 电 流 i 定 的 关 系则分 两 段 线 性 化 ,近 似 地 考 虑 了磁 路 的饱 和

开关磁阻电机的直接转矩智能控制研究

开关磁阻电机的直接转矩智能控制研究

乔维德 : 磁阻电机的直接转矩智能控制研究 开关
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分析 方法 , 直接 在定 子 坐 标 下 计 算 并控 制 电机 的转 矩和磁 通 , 采取定 子 磁链 定 向 , 借助 离散 的两 点式 调
节 ( ad B n ) 生 P B n- ad 产 WM 信 号 , 而 直接 对 逆 变 从 器 的开关 状 态进行 最 佳控 制 , 获得 转 矩 的 优 良动 以 态性 能。它 省 去 了矢 量 控 制 中 复杂 的 空 间 坐 标 变
Ab t a t:I r e o smp y t ec n r ls se o wic e eu tnc t rwhl e p n t a t sr c n o d rt i l h o to y tm fs th d r l ca e moo i k e i g i fs e s t r u e p n e,t i a e r vd sa n urln t r u z e s n n a e o r ls h me a pi oq ers o s h sp p rp o i e e a ewo k f z y r a o i g b s d c nto c e p l - c b e f rt e d r c o q e c nr lo wi he eu tn e moo ,i ih a n u a t r tt r a l o ie ttr u o to f s t d r l ca c tr n wh c e r lnewo k s o h c a l x o s r e sus d i se d o dt n lo fu b e v ri e n ta fta i o a ne,a d t wic i g lo p tb e o n e tr i e r i n he s th n o ku l f iv re s d — a sg d u i g f z y c n r lag rt m.A o ine sn u z o to lo i h c mpaio sma e b t e n t e smult n e p rme tr - rs n i d e e i a i x e w h o i n e s lso h wo d fee tc n r lme o sng MAT u t ft e t i r n o to t dsu i f h LAB,wh c h ws t a e c n r lmeh d o ih s o tt o to t o f h h

开关磁阻电机原理

开关磁阻电机原理

开关磁阻电机原理
开关磁阻电机是一种具有简单结构和高转矩密度的电动机。

它使用了磁阻转矩产生装置,其中磁阻转矩由电动机的定子和转子之间的磁阻产生。

开关磁阻电机的工作原理如下:
1. 组成:开关磁阻电机由定子、转子、定子绕组和悬挂片组成。

定子和转子之间通过永久磁铁产生磁阻转矩。

2. 工作原理:当定子线圈通电时,会在定子产生磁场。

定子的磁场会将转子吸引到某个位置,使两者之间形成磁阻。

同时,钢片的切割磁感线也会产生涡流,涡流通过电磁耦合作用与磁场相互作用,从而形成磁阻转矩。

3. 磁阻转矩控制:通过控制定子绕组的电流和相位,可以调节磁阻转矩的大小和方向。

通过改变电流的极性和大小,可以调节转子的位置和速度。

4. 高转矩密度:开关磁阻电机具有高转矩密度,是因为其转矩与控制电流的平方成正比。

即使在较低电流下,也能产生较大的转矩输出。

总而言之,开关磁阻电机利用磁阻转矩来实现机械输出。

它具有结构简单、转矩密度高的特点,并且可以通过调节电流控制转矩的大小和方向。

电动车用四相开关磁阻电机直接转矩控制及其仿真

电动车用四相开关磁阻电机直接转矩控制及其仿真

电动车用四相开关磁阻电机直接转矩控制及其仿真开关磁阻电机直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后,一种新型且性能比较高的开关磁阻电机传动控制技术。

文章在电动汽车运行特点的前提下,对电动汽车用开关磁阻电机直接转矩控制技术进行研究,并且在Matlab Sinmulink环境中进行仿真,通过对仿真结果对比分析验证了直接转矩控制策略的优越性。

标签:开关磁阻电机;直接转矩控制;Matlab Sinmulink仿真随着人们生活水平日益提高,人均汽车占有量大幅度提升,传统汽车产生的尾气对环境造成了严重威胁,因此发展绿色交通工具成为当今社会的一个热点话题。

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)具有结构简单、起动转矩大等优点,非常适合用于电动车驱动系统。

SRM具有独特的双凸极结构,因此存在转矩脉动大和噪声问题。

因此如何从控制角度抑制电机运行时的转矩脉动成为关键问题。

1 直接转矩控制原理直接转矩控制的控制对象是功率变换器中的开关管,在保证定子磁链幅值不变的前提下,通过调整开关管的开通关断来改变定转子磁链的相角,从而控制转矩的增减。

开关磁阻电机空间电压矢量选择:根据功率变换器中开关管通断状态的不同,定义“1”、“0”、“-1”三种状态。

“1”状态表示上下桥臂开关管均导通;“0”状态表示上桥臂关断,下桥臂开关管导通;“-1”状态表示上下桥臂开关管均关断。

之后在定子坐标系下,定义出四相开关磁阻电机定子电压的8个空间矢量,根据这8个电压矢量的角平分线划分,我们能够得到8个区间,如图1。

由图1可知,当在区间N=k 内(k=1、2、…、8)时,选择超前于当前磁链矢量的电压矢量U(k+1)、U(k+3)可以增大转矩;反之选择U(k-1)、U(k-3)可以减小转矩。

选择与当前磁链矢量夹角小于90°的电压矢量U(k+1)、U(k-1)可以使磁链增加;反之U(k+3)、U(k-3)使磁链减小。

开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制系统设计与仿真

开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制系统设计与仿真
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t r u o t ol r o q e r p l e t a n o q e c n r l ;t r u i p e r sr i e
0 引 言
开 关 磁 阻 电 机 ( wt e eu t c oo , S i h d R lc n e M t c a r
制 的角度 抑制 S M 的转 矩 脉 动 已成 为 各 பைடு நூலகம்学 者 R
Di e t I t n a e us To q n r lS s e s g n r c ns a t n 0 r ue Co t o y t m De i n a d

开关磁阻电机控制原理

开关磁阻电机控制原理

开关磁阻电机控制原理首先,让我们来了解SRM的工作原理。

SRM由铁心、定子和转子组成,其中定子是由若干个相间的线圈组成,而转子则是由多个齿隙组成。

当施加电流到定子线圈时,线圈产生磁场并吸引转子上的磁极,使得转子转动。

与其他类型的电机相比,SRM没有永磁体,因此其转子结构更简单。

1. 电流控制(Current Control):SRM的电流控制是通过施加电流来控制电机的转矩和速度。

首先需要测量电机的位置和速度,以便根据实际情况调整电流。

通常使用位置传感器(如霍尔传感器)来测量转子位置,然后通过计算得到电机的速度。

基于这些测量结果,控制器可以确定如何调整电流的大小和方向,以实现所需的转矩和速度。

在电流控制过程中,还需要考虑到电机的特性和限制。

例如,如果电流过大,可能会导致电机过热或损坏。

因此,控制器需要根据电机的额定电流和温度来限制电流的大小。

此外,还需要考虑到电机的响应时间,以确保电流调整的快速性和准确性。

2. 位置控制(Position Control):SRM的位置控制是用于确定和保持转子的精确位置。

在SRM中,转子的位置是由电流和磁场之间的相对位置决定的。

通常使用位置传感器(如霍尔传感器或编码器)来测量转子位置,并将这些位置信息传递给控制器。

控制器使用这些位置信息来调整电流的大小和方向,以将转子移动到所需的位置。

在位置控制过程中,控制器需要根据转子的位置误差来决定调整电流的方向和大小。

通常使用位置反馈控制算法(如PID控制)来实现这一目标。

控制器将位置误差和其他参数(如转子惯性、负载和电机特性)纳入考虑,并根据算法的要求来调整电流。

在实际应用中,位置控制通常需要考虑到转子位置的精确性以及抗干扰和鲁棒性等问题。

总结起来,开关磁阻电机的控制原理主要包括电流控制和位置控制两个方面。

电流控制用于调整电机的转矩和速度,而位置控制用于确定和保持转子的精确位置。

控制器根据电机的特性和限制,使用合适的控制算法来实现所需的控制效果。

srm开关磁阻电机控制器说明书

srm开关磁阻电机控制器说明书

srm开关磁阻电机控制器说明书SRM开关磁阻电机控制器说明书一、概述SRM开关磁阻电机控制器是一种用于控制开关磁阻电机的电气装置。

本文将详细介绍SRM开关磁阻电机控制器的工作原理、特点以及使用注意事项。

二、工作原理SRM开关磁阻电机是一种基于磁阻转矩原理工作的电机,其特点是无需永磁体,具有低成本、高效率和高可靠性的优势。

SRM开关磁阻电机控制器通过控制电流的通断来实现对电机的转速和转矩的控制。

在电机工作时,控制器根据电机转子位置信息和用户设定的转速、转矩要求,通过电流开关器控制电流的通断。

当电流通断时,电机的转矩和转速将发生相应的变化,从而实现对电机的精确控制。

三、特点1. 高效率:SRM开关磁阻电机控制器采用先进的控制算法,能够实现高效的电机控制,提高能源利用效率。

2. 高可靠性:SRM开关磁阻电机控制器采用高品质的电子元件和稳定性强的控制系统,具有较高的可靠性和稳定性,能够在恶劣环境下正常工作。

3. 精确控制:SRM开关磁阻电机控制器能够根据用户的需求精确控制电机的转速和转矩,满足不同应用场景的要求。

4. 多功能:SRM开关磁阻电机控制器具有多种控制模式和保护功能,可适应不同工况和应用环境的需求。

四、使用注意事项1. 安全操作:在使用SRM开关磁阻电机控制器时,务必遵守相关安全操作规程,确保人身安全和设备正常运行。

2. 维护保养:定期对SRM开关磁阻电机控制器进行维护保养,清洁电气元件和散热器,确保设备的正常运行。

3. 防护措施:在安装SRM开关磁阻电机控制器时,应采取防护措施,避免水、尘等外界物质对设备的影响。

4. 温度控制:SRM开关磁阻电机控制器在工作过程中会产生一定的热量,应确保控制器周围的温度适宜,防止过热造成设备损坏。

5. 电源稳定:SRM开关磁阻电机控制器对电源的稳定性要求较高,应确保电源的稳定和可靠,避免电压波动对设备的影响。

总结:本文详细介绍了SRM开关磁阻电机控制器的工作原理、特点以及使用注意事项。

开关磁阻电动机直接转矩控制特性分析

开关磁阻电动机直接转矩控制特性分析

开关磁 阻 电机结构 简单 , 成本低 , 动转矩 大 , 启 启
组, 每相对 的两 极 为一 相 , 子 上 无 绕 组 也 无 永 磁 转
动 电流小 , 效率 功率 因数 高 , 在 较宽 的速 度 范 围 内 能
和较恶劣 的环境 下运行 , 与普通交 流 电机 相 比有 很大
体, 电机 :为 了减 小开 关磁 阻 电动机 转矩脉 动 采 用直 接 转 矩控 制 方 法来 控 制 电 动机 运行 ; 开关 磁 对 阻 电动机 的工作 原理 、 直接 转矩控 制 方法 转矩控 制 中磁 链 的分 区依据做 了介 绍 , MATL 在 AB 中构 建 了相关模 型. 真结 果证 明直接 转 矩控制 方 法明显优 于 常规控 制方 法. 仿 关 键词 :开关磁 阻电动机 ;转矩脉 动 ;直接 转矩 控制
o . Th l xp riinb sso h ie tt r u o to sas to u e n h y tm d l s d efu a t o a i f ed rc o q ec n r l lo i r d c d a dt es se mo e t t i n i
b i n M ATLAB.Th i lto e u t h w h fDTC me h d i c e t rt a h o — ul i t e smu a i n r s lss o t e o t o S mu h b t e h n t e c n v n in l o to t o . e to a n r lme h d c Ke r s wi h d r l c a c o o ;t r u i p e h h r c e itc fd r c o q e c n r l y wo d :s t e e u t n em t r o q e rp l ;t e c a a t rs is o ie tt r u o t o c

开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析

开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析

开关磁阻电机的九大优势、三大缺点、应用领域全面解析近年来,开关磁阻电机逐渐走进了市场,因为该电机具有其他电机没有的优势,所以逐渐成为了市场未来发展的主要方向,目前已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和纺织机械等各个领域。

那么开关磁阻电机的优势到底是什么呢?让我们一起来了解一下吧!开关磁阻电机调速系统是以现代电力电子与微机控制技术为基础的机电一体化产品。

它是由开关磁阻电动机和微机智能控制器两部分组成,其特点是效率高、节能效果好、调速范围广,无冲击起动电流,起动转矩大,控制灵活等特点。

1998年,我国把发展电动机调速节能和电力电子节电技术纳入《中华人民共和国节能法》中,国家发改委“电动机节能计划”明确提出:提高电动机15-20%的效率,实现节电1000亿kWh/年。

因此,该种电机被广泛用于运输车辆驱动、龙门刨、锻压设备等需要重载起动,频繁启动,正反转的场合。

近几年,随着电机节能理念的逐渐深入,开关磁阻电机由于具有以下的特点,其正在应用于各种场合。

开关磁阻电机调速系统的特点:一、效率高,节能效果好。

经过测试,其整体效率比交流异步电动机变频调速系统至少高3%以上,低速下能提高至少10%,与直流调速、串级调速、电磁调速等比较,节电效果更明显。

二、起动转矩大,适合重载起动和负载变化明显且频繁启动的场合。

测试发现其启动转矩达额定转矩的150%时,起动电流仅为额定电流的30%,优势非常明显三、调速范围广。

开关磁阻电机可以在低速下长期运行,由于效率高,在低速下的温升程度比额定工况时要低,解决了变频调速电机低速运行时电动机发热问题,还可以根据实际灵活设置最高转速。

四、可频繁正、反转起动停止,系统调控性好,制动性好,能实现再生制动,节电效果显著。

五、起动电流小,避免对电网的冲击。

开关磁阻电机具有软启动特性,没有普通交流电动机起动电流大于5-7倍额定电流的现象。

六、功率因数高,不需增加无功补偿装置,测试发现,开关磁阻电机系统在空载和满载时的功率因数均大于0.98 。

开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制研究

开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制研究
分 。本 系统 采用 三相不 对称半 桥 型主 电路 。其 结构 如 图 2所示 。每相有 两 只主开 关器件 和 两 只续 流二 极管
通过 P M 调制 . W 结合 在 换 相 区间 的 转 矩 矢量 分 配 函数 , 瞬 时转 矩 精 确 地 跟 随参 考 转 矩 。 控 制 策 略 应 用 于一 台样 使
机 控 制 系统 . 实验 结 果验 证 了控 制 策 略 的 有 效性 。 关 键 词 : 关 磁 阻 电机 ; 开 直接 瞬 时转 矩 ; 矩估 算 ; 矩 分 配 ; 量 分 解 转 转 矢 中图 分 类 号 : M3 1 : M3 2 T 0 . T 5 2 文献 标 志 码 : A 文 章 编 号 :0 5 2 0 ( 0 2 0 — 0 1 ( 2 9— 8 5 2 1 )2 0 2 一) 4
开关磁阻 电机转矩估算
由于 开关 磁 阻电 机 的电磁 转 矩是 磁 阻性 质 的 , 并 且其 磁 路是 非 线性 的 , 以开 关磁 阻 电 动机 的电 所 磁转 矩一 般通 过对 其磁共 能 进行计 算求 得 。单相 绕
组产 生 的 电磁 转矩 为

W (, ) 9
() 1
第 2期
21 0 2年 3月




No2 . M a .01 r2 2
J u na fPo rSu p y o r lo we p l
开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制研究
孙建忠 , 李默 竹 , 斐然 孙
( 大连理 工 大学 电气工程 学院 , 宁 大连 ,10 3 辽 16 2 )
收 稿 日期 :0 1 l一 8 2 1 一 l2 基 金 项 目 : 家 自然 科 学 基 金 项 目 (0 7 0 5 : 宁 省 自然 科 学 基 国 5 9 70 )辽

SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理

SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理

SRD开关磁阻电机驱动系统控制原理SRD (Switched Reluctance Drive) 开关磁阻电机驱动系统是一种采用交绕、直流偏置磁通和数字控制技术的新型电机驱动系统。

相比于传统的电机驱动系统,SRD系统具有简单的结构、高效的转换特性和灵活的控制模式。

本文将通过以下几个方面介绍SRD开关磁阻电机驱动系统的控制原理。

1.SRD系统的基本结构2.SRD系统的工作原理SRD系统在运行时,通过控制定子线圈的电流方向和大小来控制电机的转矩和转速。

当定子线圈通电时,在铁心片之间产生磁场,吸引转子中的铁心片。

通过改变定子线圈的电流方向和大小,可以控制吸引和排斥转子铁心片的力,从而控制电机的转矩。

3.SRD系统的控制模式SRD系统采用数字控制技术,可以灵活地选择不同的控制模式。

常见的控制模式包括速度闭环控制、转矩闭环控制和位置闭环控制。

速度闭环控制通过测量电机的转速,并根据设定值调整电流的大小和方向来控制转速。

转矩闭环控制通过测量电机的转矩,并根据设定值调整电流的大小和方向来控制转矩。

位置闭环控制通过测量电机的位置,并根据设定值调整电流的大小和方向来控制位置。

4.SRD系统的控制策略SRD系统采用先进的控制策略,如模糊控制、PID控制和自适应控制。

在速度闭环控制模式下,可采用PID控制策略,根据转速误差和误差的变化率来调整电流的大小和方向。

在转矩闭环控制模式下,可采用自适应控制策略,根据转矩误差和电流的变化率来调整电流的大小和方向。

在位置闭环控制模式下,可采用模糊控制策略,根据位置误差和电流的变化率来调整电流的大小和方向。

5.SRD系统的优势SRD系统相比传统的电机驱动系统具有以下几个优势:首先,SRD系统结构简单,易于制造和维护。

其次,SRD系统具有高效的转换特性,能够实现高转矩密度和高效能的特点。

此外,SRD系统的数字控制技术使其具有灵活的控制模式和优秀的控制性能。

总结:SRD开关磁阻电机驱动系统通过控制定子线圈的电流方向和大小来控制电机的转矩和转速,并采用数字控制技术实现灵活的控制模式。

开关磁阻电机的原理及其控制系统

开关磁阻电机的原理及其控制系统

开关磁阻电机的原理及其控制系统1.工作原理:开关磁阻电机是一种以磁阻为主要工作原理的电机。

它利用电流在磁阻元件中产生的磁阻变化,从而实现驱动电机转动。

该电机主要由定子和转子两部分组成。

定子中心构造有磁阻元件(如磁阻电阻块或磁阻隐藏产生器),制造磁场,而转子是磁场作用下的动力元件。

电机通过改变定子和转子之间的磁阻关系来实现转矩调速。

工作过程如下:(1)当电机通电时,定子中的磁场会激励转子周围的物质,并产生磁阻。

(2)通过改变通电线圈的电流方向,可以改变磁场中的磁阻分布和大小。

(3)转子在磁场影响下,会发生转动,转动角度和方向与磁阻的变化有关。

(4)控制系统通过改变电流的大小和方向,以调节磁场中的磁阻,从而控制电机的转速和转矩。

2.控制系统:(1)电源供应:控制系统需要提供稳定的电源供应,以保证电机正常工作。

可以采用直流电源或交流电源供电,根据实际要求进行选择。

(2)电流控制:电流控制是开关磁阻电机的关键。

通过改变电流的大小和方向,可以实现对电机的转速和转矩的调节。

可以采用PID控制算法等来实现电流的闭环控制。

(3)角度控制:角度控制是实现电机转动角度的控制手段。

可以通过位置传感器等装置来检测电机转子的位置,然后通过控制系统来调整电流方向和大小,从而实现电机转子在指定角度上停留或转动。

(4)速度控制:速度控制是根据实际需求来调节电机转速的手段。

可以通过改变电流的大小和方向,或者改变供电频率等方式来实现速度的调节。

总结:开关磁阻电机是一种利用磁阻变化实现驱动的电机,通过改变电流的大小和方向,可以实现对电机的转速和转矩的调节。

其控制系统主要包括电源供应、电流控制、角度控制和速度控制等部分。

利用这些控制手段,可以实现对开关磁阻电机的精确控制,满足各种实际应用需求。

开关磁阻电机直接转矩模糊PI控制器设计

开关磁阻电机直接转矩模糊PI控制器设计
r s ns i e a d ve s oto pe d i a g d. T h y t m s a g d a t—nt re e c ror a c . e po e tm n o r ho fs e s m na e e s s e ha oo n ii e f r n e pe f m n e Ke ywor s: w ic d euc a c o or d r c or e c ntol f z y c ntol f z — o r d s t he r l t n e m t ; ie tt qu o r ; u z o r ;uz y PIc ntol
标转 矩 , 入 6 W 三 相 6 4结 构 的开 关 磁 阻 电机 直 接 转 矩 调 速 系 统 内 环 。仿 真结 果 表 明 , 种 复 合 控 制 方 送 0k / 这 法解 决 了 常 规 控 制 方 法 因 电 机 数 学 模 型 难 以精 确 确 定 而 无 法 确 定 控 制 参 数 的 问 题 , 克 服 了模 糊 控 制 存 在 并 静差 、 抗 干 扰 能 力 的缺 点 , 无 很好 地 解 决 了系 统 上 升 时 间 与超 调 的矛 盾 。 关键 词 : 关 磁 阻 电机 ; 接 转 矩 控 制 ; 糊 控 制 ; 糊 一 比例 积 分 控 制 开 直 模 模
ELE CTRI C DRI 2 1 Vo. 0 No 1 VE 00 14 .
电 气传 动 2 1 0 0年 第 4 O卷 第 1期
开关 磁 阻 电机 直接 转 矩 模 糊 P 控 制 器设 计 I
王勉 华 , 媛媛 梁 ( 西安科 技 大 学 电气与控 制 工程 学 院, 西 西 安 7 0 5 ) 陕 1 0 4
( etia n nrlE g neig C l g Xia n vri f S in ea d T cn lg , Elcrc l d Co to n iern ol e, ’ nU ies y o cec n eh oo y a e t

五电平拓扑下开关磁阻电机直接瞬时转矩控制

五电平拓扑下开关磁阻电机直接瞬时转矩控制
Absr c I e mso o qu p l iv —e e o v re fs th d r l ca tmo o s p o o e n n — t a t:n t r ft r e r p e,f e lv lc n e tro wi e e u tn tri r p s d a d a a i c lz d Co d ci n o e t p l g s a ay e ye . n u t fn w o oo y wa n lz d,a d c n u t n c mp rs n b t e e t p lg n o n o d c i o a io ewe n n w o oo a d o y ay s mme rc h l id e wa e fr d t afbr g sp ro me .Ba e n c nd cin t e r nd d r c n tn a e u o q e c n r l i s d o o u to h o y a ie ti sa t n o str u o to
程 勇 , 林 辉
( . 北 工 业 大 学 自动 化 学 院 , 西 西 安 7 0 7 ; . 安 科 技 大 学 电气 与 控 制 工 程 学 院 ,陕西 西 安 70 5 ) 1西 陕 10 2 2 西 104

要 : 对 开关磁 阻电机 转矩 脉动 , 出开 关磁 阻 电动 机 五 电平 驱 动拓 扑 结构 和 滞环 控 制 策略 。 针 提
( IC , yt ei c n o s a g a ei e v vl o vr r ia y oq es ua o a D T ) h s rs ot l t t yw sd s nd i f el e cn e e.Fnl ,t u i l inw s e s r r e g ni e t l r m t

开关磁阻电机参数

开关磁阻电机参数

开关磁阻电机参数一、工作原理开关磁阻电机是一种通过改变磁阻来实现转子运动的电动机。

其基本结构由定子和转子组成。

定子上有一组线圈,通过电流激励形成磁场。

转子上有一组磁阻,其磁阻值可以根据控制信号进行改变。

当电流通入定子线圈时,定子磁场将转子磁阻吸引到某一位置,使转子转动。

通过改变磁阻的大小和位置,可以控制转子的转动速度和方向。

二、性能特点1. 高效率:开关磁阻电机具有较高的转换效率,能够将电能有效地转换为机械能。

2. 高精度:开关磁阻电机的运动精度较高,能够实现微小的位置和速度控制。

3. 高可靠性:开关磁阻电机结构简单,无刷子、无集电环等易损件,具有较长的使用寿命。

4. 低噪音:开关磁阻电机的运行噪音较低,适用于对噪音要求较高的场合。

5. 高扭矩密度:开关磁阻电机具有较高的扭矩密度,能够在较小的体积内输出较大的扭矩。

三、参数介绍1. 额定电压:开关磁阻电机工作所需的电压,通常为直流电压。

2. 额定电流:开关磁阻电机在额定工作条件下所需的电流。

3. 转速范围:开关磁阻电机的转速范围,可以根据不同的应用需求进行调整。

4. 转矩常数:开关磁阻电机在额定电流下输出的转矩与电流之间的比值。

5. 转矩-转速特性:开关磁阻电机的转矩与转速之间的关系,可以通过转矩-转速曲线来表示。

6. 功率因数:开关磁阻电机的功率因数是指实际功率与视在功率之间的比值,反映了电机的功率利用效率。

7. 效率:开关磁阻电机的效率是指输出功率与输入功率之间的比值,反映了电机的能量转换效率。

四、应用领域开关磁阻电机由于其特有的性能特点,在许多领域得到了广泛的应用。

1. 自动化设备:开关磁阻电机作为一种精密的位置和速度控制装置,广泛应用于自动化设备中,如数控机床、半导体设备等。

2. 机器人技术:开关磁阻电机在机器人技术中具有重要的应用价值,能够实现精确的运动控制,提高机器人的工作效率和精度。

3. 医疗设备:开关磁阻电机在医疗设备中的应用越来越广泛,如手术机器人、医疗影像设备等,可以提供精确的运动控制和定位功能。

开关磁阻电机的转矩分配滑模控制

开关磁阻电机的转矩分配滑模控制

w y q a t teg e ru ,adas dn o ec n o e S ase u lo h i nt q e n l igm d o t l r( MC)w s l mpoe re oh v o i rl a s e l di odrt s t ao y n o mo
me ta d s o s g o o u t e s i r n h w o d r b sn s .
Ke r s tru ot l s i h drlcac t ( R ; oq eds b t n T ) l igm d ywo d : oq ecnr ; wt e utn emo r S M) tru i r ui ( D ;sdn o e o c e o t i o i
使 各相 产生 的 转 矩之 和始 终 等 于 总 的期 望 转 矩 ,再
加入滑模控制器 ,将转矩 误差控制在切换 面内,平 滑转 矩 的脉 动 ,实现 改 善系统 性 能 的 目的 。
中的广泛运用 J 。因此 , 降低 S M转矩脉动是 电气 R 传动领域和电机控制界的热点 问题 。
p a e t r u h a smp e t r u it b t n meh d, S h t h tltr u e e a e y e c h s a l h s h o g i l o q e d s i u i t o r o O t a e t a o q e g n r td b a h p a e w s a— t o
波 电流 J 最 终 都 归 结 为 对 输 出转 矩 的调 节 。而 本 , 文提 出的控 制策 略是 直接 调节 转 矩来 减 小转 矩 脉动 ,
在 已获得 S M静态转矩特性 (,0 R i )的基础上 ,通 过 一种 新型 简单 转矩 分配 方法 规 划 每相 的期 望 转矩 ,

三相6_4极开关磁阻电机转矩特性分_析与优化设计毕业论文

三相6_4极开关磁阻电机转矩特性分_析与优化设计毕业论文

密级:内部三相6/4极开关磁阻电机转矩特性分析与优化设计Analysis and Optimal Design of Torque Characteristics of Three-phase 6/4 Pole SwitchReluctance Motor学院:电气工程学院专业班级:电气工程及其自动化1003班学号:4姓名:陈运楷指导教师:张殿海(讲师)2014年6月I摘要近年来随着电力电子技术和控制技术的发展,诞生了一种新的特种电机—开关磁阻电机。

该电机具有结构简单、调速性能优良、成本低廉、可靠性高、起动转矩大、效率高等优点。

因此,被广泛应用于牵引传动、通用工业、家用电器等众多领域。

然而,由于开关磁阻电机的双凸极结构所引起的磁路非线性和饱和效应以及特殊的供电方式,与传统的电机相比存在着振动和噪声大的缺点,这就大大限制了开关磁阻电机向更多应用领域的拓展。

因此为了得到更好的开关磁阻电机的动静态性能,如何降低转矩脉动和抑制噪声已经成为今后开关磁阻电机控制系统的研究重点。

首先根据开关磁阻电机的运行机理,以三相6/4极开关磁阻电机作为分析模型,利用ANSOFT软件中的Maxwell模块完成电机的建模和分析。

其次通过修改开关磁阻电机转子极弧系数以及在转子表面开口的方法,改善电机的输出转矩特性。

结合MATLAB软件分析修改转子对平均转矩和转矩脉动的影响。

最后利用实验室自行开发的多目标优化软件对平均转矩和转矩脉动进行多次优化,经过比较后找到最佳解,得到平均转矩提高、转矩脉动下降的结果,达到优化设计的最终目的。

关键词:开关磁阻电机;转矩脉动;平均转矩;优化设计IAbstractIn recent years, with the development of power electronic technology and control technology, a new motor called switch reluctance motor, which has so many advantages such as simple structure, excellent performance of speed adjustment, low cost, high reliability, and large starting torque, high efficiency was developed. Therefore, it was applied in many fields such as traction drive, general industrial, and household appliances etc.However, due to the double salient structure of switch reluctance motor which caused nonlinearity of the magnetic circuit and saturation effect as well as the special power supply pattern, compared with the traditional motor the vibration and noise is significant. This feature greatly limited the application of switch reluctance motor to more fields. Therefore, in order to achieve the better dynamic and static performance for the switch reluctance motor, how to reduce the torque ripple and noise has become the hot spot of the future research of switch reluctance motor and its control system.Firstly, according to the operating mechanism of the switch reluctance motor, a three-phase 6/4 pole switch reluctance motor is taken as the analysis model, the torque characteristics is analyzed by utilizing the ANSOFT Maxwell module.Secondly, in the optimization model, the rotor pole arc coefficient and sub-slot on the surface of rotor are taken as the design variables, the torque ripple and average torque are taken as two objective functions. The MATLAB software is applied to calculate the average torque and torque ripple from the Maxwell results.Finally, a multi-objective optimization algorithm which was developed by the laboratory is applied to find out the optimal solution. In order to determine the global optimal solution, the optimization procedure was carried out twice. From the results, the average torque and torque ripple characteristic were improved.Keywords:Switch reluctance motor; torque ripple; average torque; optimal design目录摘要 (I)A BSTRACT............................................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)课题背景及意义 (1)课题国内外研究现状及趋势 (2)国内发展趋势 (2)国外发展趋势 (3)课题主要研究内容 (4)本章小结 (4)第2章开关磁阻电机特点与设计方法 (5)三相6/4极开关磁阻电机的结构与原理分析 (6)三相6/4极开关磁阻电机的结构 (6)三相6/4极开关磁阻电机的运行原理 (6)开关磁阻电机分析与设计方法 (8)基于ANSOFT 的开关磁阻电机有限元分析介绍 (8)转矩脉动、噪声和振动产生的根源 (9)采用的设计方法 (9)本章小结 (10)第3章开关磁阻电机建模 (11)创建电机几何模型 (11)创建项目 (11)建模过程 (12)材料定义及分配 (16)激励源与边界条件定义及加载 (17)运动选项设置 (20)求解选项参数设定 (21)磁力线与磁密云图 (23)外电路与有限元连接 (25)本章小结 (26)第四章开关磁阻电机优化设计 (27)优化与设计 (27)多目标优化简介 (27)响应表面的应用 (28)修改转子极弧系数及结构 (29)求解转矩 (30)利用MATLAB求解平均转矩和转矩脉动 (33)优化过程 (35)一次优化 (35)二次优化 (37)本章小结 (40)第五章结论 (41)参考文献 (42)致谢 (44)第1章绪论课题背景及意义开关磁阻电机(Switch Reluctance Motor简称SR电机)具有结构简单、转子无绕组、无永磁体、可靠性高等特点,且有控制方式灵活、调速性能好等许多优点。

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Abstract—In this paper the authors present a comparison between optimised versions of three torque sharing functions, with different number of degrees of freedom, used for improving the efficiency in Switched Reluctance Motors. Starting from the basic rectangular variation, the ascending and descending flanks of the function are modeled using a cosine, exponential and a more general approach (further referred to as piecewise cubic sharing function). The degrees of freedom varying between two and an arbitrary number (for the general approach) are determined so as to minimize losses, when operating in smooth torque conditions. Based upon an optimisation procedure with both linear and nonlinear constraints, the total (copper and iron) losses are minimized considering a limited available DC bus voltage. Moreover, a smooth model is presented so as to be able to separate the two main causes for the torque ripple and it is shown that, neglecting the chopping ripple, a ripple-free torque can be obtained. Extensive studies have been conducted for determining the optimal number of degrees of freedom (DoFs) for the piecewise cubic function. The proposed methods were successfully implemented on a 8/6, 30kW peak power, SRM both numerically and experimentally-wise.
the so-called, torque sharing functions (TSFs) [3], [4]. One of the advantages of EVs as compared to the ICE based vehicles is the high torque capability at low speed [9]. Moreover, for EV applications, it is important to reduce, or completely eliminate the torque ripple at low speed, as they generate low-order frequencies which along with the eigenfrequencies of the drivetrain can lead to mechanical resonance. Therefore, producing high torque for low ripple content is one of the main requirements of an electric motor used in EV propulsion [10]. The total torque can be produced by maximum two neighbour phases in SRMs with four-phases or less. At each rotor angular position, the share of each phase can be determined using an appropriate function for modelling the ascending and descending flanks of the basic rectangular variation. One of the first application of such a function is reported in [5] where an exponential variation is considered, followed by the authors in [6] where a cosine function is introduced. From the same category of nonlinear sharing functions, authors in [7] use a cubic variation. Although the ripple content is significantly reduced there is no attention paid to other quantities such as iron or copper losses. In [8] the functions presented in [5] to [7] are optimised for two objective functions: the rate of change of flux linkage and the copper losses. In this paper the optimised versions of the functions provided in [5], [6] are compared with generalized version of the cubic function (with an arbitrary number of DOFs), further referred to as piecewise cubic. Furthermore, the latter mentioned sharing function is tested by adding the iron losses in the optimisation. Thus, in this paper as performance indicators, copper and iron losses are used along with the extension of the torque-speed region from the torque-speed plane in which smooth torque can be produced. It is shown that the proposed piecewise cubic method allows for the production of smooth torque for a wider torquespeed range than other presented methods, as well as an
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J. Gyselinck2
Universit´ e Libre de Bruxelles BEAMS Dpt., Energy Group 50, F. Roosevelt Av., B-1050 Brussels, Belgium Email: johan.gyselick@ulb.ac.be
I. I NTRODUCTION Due to their undeniable advantages, SRMs represent a serious competitor for AC permanent magnet synchronous and induction machines used in hybrid and full electric vehicles, (HEVs/EVs), propulsion. Their main drawbacks are extensively mentioned in the literature [1] - namely, noise vibration and harshness problems (NVH), low efficiency and high torque ripple. This paper deals with the latter two problems. Besides the improvements that can be done at the machine design level, the control technique that is used plays a fundamental role in overcoming the two mentioned drawbacks. Moreover, for EV applications, wide speed range, highlydynamic, controllers are required, which in regular basis combine two torque control techniques embedded in a speed control loop [2]. One example would be an optimal firingangle based control scheme, where at low speed the ripple of the torque is minimized by means of current profiling using
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