汽车起动_发电系统用开关磁阻电机起动性能分析

Ηs)
I
2 i
[3]
电机总的转矩为:
进行动态仿真的主模块。 该模块由 6 个相子模块组 成。 由这 6 相产生的相转矩合成为总转矩。 根据上 面的机电方程就可以计算出角速度, 通过积分可以 得到角度。
基于所建立的仿真模型, 选择了 6 相 12 10 极 SRM 的关断角 Ηoff = 18°, 滞环宽度为 1. 0A 初始位 置角 Η= 1. 1°。图 2 给出了开通角 Ηon= 2°时的仿真结 果。从图 2 b) 可以看出相电流在进入电感上升区间 的时候电流值就已经达到了参考电流, 并且在最小 电感区域就已经斩波很多波。由于随着速度的增加, 反电动势越来越大, 当主开关器件关断时, 电流的下 降速度变慢, 进入电感减小的区域, 所以就产生了负
[ 1 ] 王宏华. 开关磁阻电机调速控制系统[M ]. 北京: 机械
— 18 —
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
a) b)
c) d) 图 3 三相 6 4 极 SR 电机的起动信真结果
3 总 结
本文对 6 相 12 10 极 SR 电机起动性能做了仿 真分析, 并与 3 相 6 4 极 SR 电机的起动性能做了 比较, 得出了相数的不同对 SR 电机起动性能的影 响。 从仿真结果可以看出相数的增大在很大程度上 提高了电机的最小起动转矩, 增大了负载能力, 同时 减少了波动, 改善了起动性能。 对于 3 相和 6 相 SR 电机来说, 在需要得到相同起动转矩的情况下, 6 相 电机所需的起动电流 (母线电流) 只有 3 相电机的一 半不到。可以认为, 相数的增大对 SR 电机起动性能 的改善是十分有利的。
Start- performance ana lysis of the Sw itched Reluctance M otor using in ISAD system L IU Q iang, QU AN L i, SU B ao - p ing, ZHAN G L ei, ZHON G W en- ca i
d7
i (Η, dt
I i) +
R
I i=
U i=
{1, 2, 3, 4, 5, 6}
[1]
当排除了饱和及互感的影响, 每一相的磁链可由线
性方程得
[2]
SRM 6 相总的磁能由下式求得:
6
∑ W = total
1 2
L
i= 1
(Η+
(n-
i-
1)
0 引 言
6
∑ T =
1 dL (Η2 i= 1
(n- idΗ
1)
Ηs)
I
2 i
开关磁阻起动 发电机在汽车 ISAD (汽车起动
i= {1, 2, 4, 5, 6}
[4]
发电一体化系统) 中的应用是近几年来才开始出现 机械方程为:
的一个新的发展方向。 ISAD 系统要求汽车起动机 在起动时的最小合成起动转矩要大于汽车发动机的 最大负载转矩。文中介绍了仿真分析, 还与普通的 3 相 6 4 极 SR 电机的起动性能做了比较, 得出相数
收稿日期: 2004- 05- 25 江苏省教育厅高新技术推广项目
— 16 —
转矩, 这从图 2 c) 就可以得出。从图 2 d) 可知转矩可 以在很短的时间内迅速上升到一个大的范围, 并且
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
J ddΞt = T e- T l- f Ξ
[5]
式中, T l 为负载转矩, f 为电机的摩擦系数。
2 仿真分析过程
对开关磁阻电动机起动性能影响。
图 1 是 利 用 M A TLAB S IM U L IN K 对 SRM
1 6 相 12 10 极 SRM 基本方程
开关磁阻电机每一相的电压平衡方程为:
真分析。参数选择如下: Ηon= 0°, 关断角分别为 Ηoff=
动性能比较好运行点应该是 Ηoff= 40°, 45°时, 但是总
25°, 30°40°45°, 斩波电流 I ref= 20A , 电流滞环宽度为 的起动性能仍不如 6 相 12 10 极电机。 同时从起动
1. 0A。仿真结果如图 3 所示。与图 2 的仿真结果相 过程中合成转矩的曲线可以看出 3 相 6 4 极 SR 电
微电机 2005 年 第 38 卷 第 2 期 (总第 142 期)
设计与研究·D ES IGN ” RESEARCH
汽车起动 发电系统用开关磁阻电机起动性能分析
刘强, 全力, 苏宝平, 张磊, 仲文才
(江苏大学, 电气与信息工程学院, 江苏, 镇江 212013)
摘 要: 介绍了一种新型六相 12 10 极开关磁阻电机, 并对其起动性能做了仿真分析, 还与普通三相 6 4 极 SRM 的起动性能作了比较, 得出 12 10 极 SRM 在起动性能方面的优越性, 得出了相数对 SRM 起动性能的影响。 关键词: 开关磁阻电动机; 仿真; 起动性能; 相数 中图分类号: TM 352 文献标识码: A 文章编号: 1001- 6848 (2005) 02- 0016- 03
汽车起动 发电系统用开关磁阻电机起动性能分析 刘强 全力 苏宝平等
转矩的脉动比较小。这也反映在转速的响应曲线上, 如图 2 a) 所示, 电机起动过程中转速上升得很快, 在
不到 0. 1 秒之内就可以得到 100rad s 的速度, 而且 速度曲线比较平滑。
图 1 SRM 动态仿真框图
a) b)
c) d)
图 2 6 相 12 10 极电机的起动仿真结果
为了研究相数对开关磁阻电动机性能的影响, 比, 可以明显地看出在初始起动的一个短的时间内,
对一台 3 相 6 4 极 SRM 的起动性能做了也做了仿 3 相 6 4 极 SR 电机的速度曲线的波动非常大, 其起
(J iang su U n iv. Zhen jiang, 212013, Ch ina) Abstract: In th is p ap er w e in troduce a new typ e Sw itched R eluctance M o to r w h itch ha s 12 10 po les. T hen w e ab ta in the sta rt p erfo rm ance of the SRM th rough sim u la tion. Com p a re w ith the genera l SRM w h itch ha s 6 4 po les w e can ob ta in the m erits of 12 10 SRM. T hem w e d iscu ss the num bers of p ha se w h itch can influence the sta rtp erfo r- m ance of SRM. Key words: Sw itched R eluctance M o to r; sim u la tion; sta rt- p erfo rm ance; num bers of p ha se
参考文献
工业出版社, 1995 [ 2 ] 吴建华. 开关磁阻电机设计与应用 [M ]. 北京: 机械工
业出版社, 2000 [ 3 ] 苏保平. 开关磁阻电动机的起动性能与无位置传感器
的研究[D ]. 江苏大学硕士论文, 2004 [ 4 ] 姚国飞. 开关磁阻电动机起动性能的理论研究与实践
[D ]. 南京航空航天大学硕士论文, 2004 [ 5 ] S. R. M acm inn, J. M. Sem ber. Con tro l of a Sw itched
— 17 —
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
微电机 2005 年 第 38 卷 第 2 期 (总第 142 期)
机的合成转矩脉动要比 6 相 12 10 极大得多。 这也 可以说明开关磁阻电动机转矩脉动产生的原因。
R eluctance A ircrafeEng ie O ver a V ery W ide Sp eed Pange[J ]. P roceed ing s’89, 1989 (1) : 631～ 638
作者简介: 刘 强, 男, (1979- ) , 山东潍坊人, 硕士研究 生, 主要研究方向为汽车用开关磁阻起动 发电机的研究。
从上面的仿真结果可知相数越多, 转矩的脉动 就越小, 并且起动性能会变好。 这是因为相数越多, 转子的步进角就越小, 可以同时异通的相就越多。对 于 3 相 6 4 极结构的电机最多可以有两相同时通
电, 而且相与相同时导通的区域很小, 由此导致合成 转矩脉动的增大。而对于 6 相 12 10 结构的电机, 步 进角仅为 6°, 它的一个转子角周期为 36°, 因此最多 可同时有三相绕组通电, 并且同时产生转矩的区域 比较广。 从这一点来说, 6 相 12 10 极 SR 电机的起 动性能要比 6 4 极优越很多。