开关磁阻电机有限元分析及调速系统仿真
基于SIMULINK的开关磁阻电机调速系统的建模与仿真_孙剑波
1 引言
开关磁阻电机 (Sw itched Reluctance Moto r , 简 称 SRM)是 80 年代兴起 , 并得到迅速发展的一种 新型调速电机 。 开关磁阻电机的运行遵循“磁路 磁阻最小”原理 , 是磁阻电机与电力电子开关电路 及电子控制器所组成的机电一体化设备 , 不仅保 持了交流感应电机的结构简单 、坚固可靠的优点和 直流电机良好的可控性 , 还具有交流调速系统和 直流调速系统所达不到的价格低 、效率高和适应能 力强等优点 。 是现代传动系统中强有力的竞争者 , 具有广阔的发展前景 。
在 SIM UL INK 下 实现 速 度 、电 流双 闭 环 的 SRD 调速系统的模型如图 4 所示 。 速度环采用传
统的 PI 调节器 , 电流环采用滞环比 较器 。 图中 :位置检测 模块是一 个 M -FUNCT ION , 它的输入为 A 相 转子位置角 、开通角和关断角 ;它的 输出为三路 转子位置检测信号 。 VSRM 模块表示封装好的开关磁阻 电机模型 , 它可以象 SIM ULINK 模 型库中的其 它电机模型 一样 , 直 接 用 IGBT 与其相 接以 构成 主电路 , 因此除了可以仿真电机的运行性能 以外 , 还可以仿真主 电路的工作 情 况 。图 5 显示了 VSRM 模块的内部 结构 。 它是通过三个电压检测模块 检测出电机 的三相相电 压 , 然后 将 相电压 和负载 转矩一起 送入 SRM
Sy stem , 2001 , 37(3) [ 4] 杨静等 .基于 M A T LAB 的开 关磁阻 电动机 建模与
仿真[ J] .江苏理工大学学报 , 2000, (3)
开关磁阻电机的三维有限元分析
限元 分析 。基 于整 体建模 的方 法 ， 利 用 三维 有限元 数值 进行 分析 计 算 ， 准 确 描 述 开关 磁 阻 电机 的端部 磁 场 效应 。在 三 维 有 限元 分析 加载 电 流时 ， 提 出了“ 跑道 线 圈” 这一 概念 。该概 念在 考虑 了端 部效 应 的 同时 ， 也解 决 了立 体 模 型施 加载 荷 时 出现 的方 向 选择 困难 的 问题 。采 用通 用磁 标势 法对 非线性 方程 组进 行求 解 ， 得 出了最大 电感 和最 小 电感位 置处 的磁感 应强 度 和磁场 强度分 布 。 关键 词 ：开关 磁 阻电机
丝春 穹
互艳 ｊ ｉ ｆ 关春 信 李欣 欣
１ ６ ３ ７ １ ２ ）
（ 大 庆师 范 学院物理 与 电气信 息工 程学 院 ， 黑龙 江 大庆
摘
要 ：为 了解决 二维 有限元 分析 开关 磁阻 电 机磁场 不准 确 的问题 ， 采 用 了三 维建 模 方 法 ， 对 开关 磁 阻 电机 的 整个 场 域进 行 三 维 有
开关磁 阻电机 的三维有 限元分析
熊春字 ， 等
开关 磁阻 电机 的三维有 限元分析
Ｔｈ ｒ ｅ ｅ — ｄｉ ｍ ｅｎ ｓ ｉ ｏｎ ａ ｌ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍ ｅｎ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｍｏ ｔ ｏｒ
ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ．Ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ。ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｉｃ ｆ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ａ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ — ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｕ ｎｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｃ ａ ｌ ａ ｒ ｐｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ。 ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉｂ ｒ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｎｄ ａ ｍｉ ｎ ｉ ｍｕｍ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｏｕ ｆ ｎ ｄ．
开关磁阻电机调速系统仿真设计
开关磁阻电机调速系统仿真设计摘要：开关磁阻电机（SRM）的模型是进行SRM的仿真和性能预测、控制算法设计等研究的基础。
该项目所用500?W电机模型是在MATLAB 平台下基于SRM的物理特性所建立的SRM查找表模型，并基于该模型，建立了SRM仿真系统。
关键词：开关磁阻电机模型仿真系统SRM1 开关磁阻电机的建模问题开关磁阻电机的非线性使其性能的精确分析和计算较为困难。
由于SRM电机的定、转子采用双凸极结构，电动机在运行时其定、转子极身存在着显著的边缘效应和高度局部饱和，从而引起了整个磁路的高度非线性，其每相绕组的电感是电流和电动机转子位置角的非线性函数，很难准确建立SRM电机的非线性电感模型，因此如何建立比较精确的SRM电机的数学模型，是国内外广大学者一直研究的问题。
2 SRM模型数据的获取目前，关于SRM电机建模的方法主要有有限元分析法、等效磁链法、查表插值法、人工智能法以及函数逼近法等。
本模型数据的获取采用改进的“DC脉冲测试法”测得0～22.5?°某固定角度的电压与电流值，由电流方程积分求得电流-角度-磁链数据，接着由机电方程计算得出电流-角度-转矩数据。
经过神经网络平滑处理并整理得到电流表与转矩表。
3 电动仿真系统搭建对于一个实际SRM系统，其运行时存在多种非线性因素，如功率开关的导通压降，关断漏电流，电机的铁耗等。
精确模拟上述非线性特性非常困难，并且仿真模型将变得十分复杂。
因此，在仿真研究中一般均忽略上述因素对SRM的影响。
为简化分析，在本文的SRM仿真模型建立中进行如下假设：（1）母线直流电压与设定值严格相等，没有波动；（2）功率变换器各开关器件均为理想开关，即导通时压降为零，关断时电流为零；（3）忽略铁耗和相间互感。
根据电机物理特性方程和获取的查找表构建SRM本体模型，并和其它模块一起共同构成了SRM仿真系统。
本系统模型采用逻辑模块与数学模块搭建，主要包括以下几个模块：控制模块，角度变换模块，SRM本体模块。
开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真
开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真在开关磁阻电机调速系统中，主要包括开关磁阻电机、功率电子器件
和控制算法三个主要部分。
其中，开关磁阻电机由转子和定子组成，通过
改变定子和转子之间的磁阻能够实现转速的调节。
功率电子器件用于控制
电机的输入和输出电力，常用的有IGBT、MOSFET等。
控制算法主要用于
实现对电机的调速控制，常用的方法有PID控制、模糊控制等。
在进行MATLAB仿真时，需要建立相应的数学模型。
首先需要将电机
的转动方程和电磁方程建立起来，然后根据电机的特性进行参数设置和仿
真实验设计。
可以通过MATLAB的仿真工具箱来实现对开关磁阻电机调速
系统的仿真，该工具箱提供了丰富的函数和算法，能够方便地进行系统建
模和仿真。
在进行仿真实验时，可以通过改变不同的参数来观察系统的动态响应。
例如，调整PID控制器的参数以改变电机的调速性能，通过观察电机的转
速和转矩变化情况来评估调速系统的性能。
同时，还可以分析电机控制系
统的稳定性、鲁棒性等，并对系统进行优化。
总之，开关磁阻电机调速系统的研究和MATLAB仿真是提高电机性能
和控制精度的重要手段。
通过建立数学模型和进行仿真实验，可以对系统
进行分析和优化，为实际应用提供参考和指导。
同时，也为开关磁阻电机
的进一步研究和应用奠定了基础。
开关磁阻电动机调速系统建模与仿真研究
确研究 Ｓ Ｄ的 动 、静 态 特性 ，必 须 对 Ｓ Ｍ、功率 Ｒ Ｒ
１ 数 学模 型
为精 确 计 算 各 相 绕 组 的 电流 、磁 链 及 转 矩 ， 本文 没有 采 用 电感 分 段 线 性 化 的 方法 ，而 是 利用 二维 有 限元 电磁 场 计算 方法 获 得 了 Ｓ Ｍ 的磁 化 曲 Ｒ 线簇 ，然后 在 Ｍａａ ｔ ｂ中编 制 ｍ 函数 ，应 用 二 维插 ｌ
ＫＥ ＯＲ ：Ｓ Ｍ；Ｍａ ａ／ ｉ ｕｉｋ ＹＷ ＤＳ Ｒ ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ；Ｍｏ ｅ； Ｓ ｅｄａｊｓｎ ｙｔ ｌ ｎ ｄ ｌ ｐｅ ｄｕｔ ｇｓｓ ｍ ｉ ｅ
建 出开 关 磁 阻 电机 调 速 驱 动 系 统 的 非 线 性 模 型 ，
Ｉ 引 吾 Ｊ
由于 Ｓ Ｍ 的 双 凸 极 结 构 ，系 统 非 线性 严 重 ， Ｒ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ ： Ｕｎ ｅ ｔａ ／Ｓ ｍｕ ｉ ｋ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ， ｔｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｂ ｏ ｋ ｌｂ ａ ｙ ｗａ ｒｔｙ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ， ｄ ｒＭａｌｂ ｉ ｌｎ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｈ ｉ ｌ ｔ ｌｃ ｉ ｒ ｒ ｓｆ ｓｌ ｓａ ｌｓ ｅ ｏ ｉ
维普资讯
微 电 机
中图分类号 ：Ｔ ５ Ｍ３ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１０ －８８ ２０ ）１０７ ．３ ０ １ ４ （０ ８ ０ ．０ ３０ ６
开 关磁 阻 电动 机调 速 系统 建模 与仿 真 研 究
吴会琴 ，刘 国海 ，张 辑
Ｗ Ｕ Ｈｕ —ｉ Ｌ Ｕ Ｇｕ —ａ Ｚ ｉ ｎ ， Ｉ ｏｈ ｉ， ＨＡＮＧ Ｊ ｑ ｉ
（ ．Ｊ ｎ ｓ ｎｖｒ ｔ，Ｚ ｅ ｇ ａｇ２ ２ １ ，Ｃ ｉａ １ ｉ ｇｕＵ ｉｅｓｙ ｈｎ ｊ ｎ １０ ３ ｈｎ ； ａ ｉ ｉ
基于最优开通角的开关磁阻电机调速系统建模与仿真
基于最优开通角的开关磁阻电机调速系统建模与仿真张正苏【摘要】开关磁阻电机驱动系统（S RD ）是一种广泛应用于工业技术领域的新型电动机驱动系统，如何对其建立精确的非线性模型是其高性能得以实现的必要前提。
应用 Ansoft Maxwell有限元分析软件，经计算获得开关磁阻电机（SRM ）的静态电磁特性，在此基础之上，针对开关磁阻电机驱动系统（SRD）进行建模并通过Matlab软件平台进行仿真。
采取固定关断角、选取最优开通角的控制策略进行S RD系统仿真，针对不同设置模式下的仿真结果对比分析，为后续的S RD实验测试环节完成前期的必要准备。
%Switched reluctance motor speed control system is a new type of motor drive system applied to the field of industrial technology ,and a wide range ,accurate nonlinear model is very important for the high performance of SRD . In this paper , finite elementis used to analyze and calculate the static electromagnetic characteristicsof SRM .Based on this ,the nonlinear model of SRD is established and the simulation is realized by the use of Matlab software platform .Turn‐off angle is fixed and the opening angle is variable .Under the control strategy in this paper ,the simulation results of different mode are analyzed in detailed ,and the data of future SRD experimental test is predicted effectively ,which will have a certain reference value for theoretical research and practical application .【期刊名称】《黑龙江工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P37-42)【关键词】SRM;电磁特性;建模仿真;开通角;关断角【作者】张正苏【作者单位】黑龙江工程学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨 150050【正文语种】中文【中图分类】TM352开关磁阻电机（SRM）是20世纪80年代中期随着电力电子技术、微型计算机技术和现代控制理论的迅猛发展而发展起来的一种新型机电一体化产品，是调速领域的一个新分支。
15 kW开关磁阻电机调速系统仿真与测试
15 kW开关磁阻电机调速系统仿真与测试
徐新明;卞永明;杨濛;戴松贵
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】2015(036)012
【摘要】开关磁阻电机因结构简单、成本低等特点而具有代替电力驱动系统中现
有电机的潜力.介绍了开关磁阻电机的结构与运行原理,在Simulink中对电机的转
速响应、转矩响应进行仿真.搭建电机测试台架,对15 kW电机进行了静态和动态
的试验,得到测试电机的特性测试曲线及效率.仿真与试验结果表明,测试电机对转速、转矩响应性能优秀,效率最高达到88％,同时开关磁阻电机在低转速下转矩波动大.
仿真模型真实反映了开关磁阻电机调速系统,具有一定的实际指导意义.
【总页数】6页(P23-27,30)
【作者】徐新明;卞永明;杨濛;戴松贵
【作者单位】同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工
程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;上海同新机电控
制技术有限公司,上海200949
【正文语种】中文
【中图分类】TP27;TH6
【相关文献】
1.基于Simulink的开关磁阻电机调速系统仿真研究 [J], 陈世军;查长礼;王陈宁
2.开关磁阻电机有限元分析及调速系统仿真 [J], 马晓军;谭君洋;曾庆含;刘春光
3.基于 Simulink 的三相开关磁阻电机调速系统仿真研究 [J], 孙心岑;张广明;黄峰;梅磊;王德明
4.开关磁阻电机高性能闭环调速系统仿真 [J], 罗金盛
5.基于MATLAB的开关磁阻电机调速系统仿真 [J], 边惠惠; 王兰军; 陈华
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基于Matlab开关磁阻电机模型的调速系统仿真
Ｓｐ ｅ ｖ ｒ ｉｇ Ｓ ｓｅ Ｓｉ ｕａ ｉｎ ｏ ｗｉ ｈ ｄ ｅ ｄ Ｇｏ ｅ ｎｎ ｙ ｔ ｍ ｍ ｌｔ ｆＳ ｔ ｅ ｏ ｃ
Ｋ ｙ ｏｄ ： Ｓ Ｄ （ ｗｔｈ ｄＲ ｌｃ ｎｅＤ ｖｒ） ｓｅｄ ｇｖ ｒｉｇ ｅ ｗ ｒｓ Ｒ Ｓ ｉ ｅ ｅｕｔ ｃ ｒ ｅｓ ； ｐ ｅ ｏｅｎｎ ；Ｍａ ａ ｉ ｕａ ｏ ｃ ａ ｉ ｔ ｂ ｓ ｌｔ ｎ ｌ ｍ ｉ
０ 引 言
法仿真效果并不理想。本文介绍 Ｍ ｔ ｂ ． ａａ７ ６中自带 ｌ 的 Ｓ Ｍ 电机模 型 ， 后 建立 调速 系统 的结 构 图 ， Ｒ 最 得 到了最后的仿真 曲线 。
３ ０・
煤
矿
机 电
２１ ０１年第 ５期
＝
． 卢 ， ・ 警＋ ＋
（ ４ ）
式 中 ，４ 分别 为 Ｓ Ｍ 转动 惯量 和摩擦 因数 。 Ｊ３ Ｒ
２ Ｍａｌｂ仿 真模 型 ｔ ａ 在 Ｍａ ａ７ ６Ｓｍｕｉｋ的 Ｓｍ ｏ ｅＳｓ ｍ 库 的 ｔ ｂ ． ｉ ｌ ｌ ｎ ｉ Ｐ ｗ ｒｙｔ ｓ ｅ Ｍａｈｎ ｓ ， Ｓ ｉ ｈ ｄｒｌｃａｔｍ ｔ 模 型 ， 关 ｃ ｉｅ 中 有 ｗ ｔ ｅ ｅ ｔ ｏｏ ｃ ｕ ｎ ｒ 开 磁 阻电机设 备 界 面见 图 ２ 。双击 该 模 型 ， 分别 为 电
１ 开 关磁 阻 电机 的基本数 学 方程
开关 磁 阻电机 （ｗｔｈｄＲ ｌｃ ｎｅＭｏｏ， 称 Ｓ ｉ ｅ ｅ ｔ ｃ ｔ 简 ｃ ｕａ ｒ Ｓ Ｍ） Ｒ 结构 简单 坚 固 ， 一 种应 用前 景 广 阔 的 电机 ， 是 但其定 转 子特 殊双 凸极 结 构 ， 成 了磁路 的非 线 性 造 引起 了许 多 问题 。图 １是 四相 （／ ） 构 开关 磁 阻 ８６ 结 电机 的截 面 图 ， 定 转 子 双 凸极 结 构 中 ， 子 无 绕 在 转 组 ， 子极 上有 集 中绕组 ， 定 而且 绕组 相 互 串联 ， 成 形 Ａ、 Ｃ、 Ｂ、 Ｄ四相 绕组 。
开关磁阻电机调速系统非线性仿真研究
开关磁阻电机调速系统非线性仿真研究熊春宇;王艳芹;林芳【摘要】利用有限元分析结果,并结合开关磁阻电机的基本方程,建立了开关磁阻电机非线性调速系统仿真模型。
利用改进的一相电机模型,采用高速角度位置控制,低速电流斩波控制方式对开关磁阻电机调速性能进行研究。
仿真结果表明该系统采用的控制策略合理,能实现较宽范围内调速。
同时也验证了电机具有较好的起动能力和抗干扰特性。
%Established a switched reluctance motor nonlinear simulation model of speed control system by using finite element analysis results,combined with the basic equation of the switched reluctance motor.Studied the performance of switched reluctance motor by making use of improved motor model,high speed angular position control,low-speed current chopper control.The simulation results show that the system control strategy is reasonable to achieve a wide range to speed.Also verify that the motor has a better ability to start and anti-jamming features.【期刊名称】《大庆师范学院学报》【年(卷),期】2012(032)006【总页数】6页(P17-22)【关键词】开关磁阻电机;调速系统;非线性仿真;功率变换器【作者】熊春宇;王艳芹;林芳【作者单位】大庆师范学院物理与电气信息工程学院,黑龙江大庆163712;大庆师范学院物理与电气信息工程学院,黑龙江大庆163712;大庆师范学院物理与电气信息工程学院,黑龙江大庆163712【正文语种】中文【中图分类】TN911.720 引言开关磁阻电机调速系统是一种新型的调速系统，它综合了直流电机调速系统和交流电机调速系统的部分优点，具有较好的应用前景。
开关磁阻电机驱动系统的仿真研究
Ｚ ａ ｇ Ｇｕ ｙ ｈ ｎ ｉｕ
Ｓ ａ ｄ ｎ ｏ ａｉ ｎ ｌ ｌ ｇ ｆＩ ｄ ｓｒ ｈ ｎ ｏ ｇ Ｖ ｃ ｔ ａ ｌ ｅｏ ｎ ｔｙ ｏ Ｃｏ ｅ ｎ
摘
要： 针对开关磁 阻电机 应用开发中的问题 ， 采用
设计是现代产品设计的发展趋势。
ＭＡＴ ＡＢ ｓ ＭｕＬ ＮＫ以及有 限元计算软件对开 关磁 阻 Ｌ ／Ｉ Ｉ 电机 进行了建模 和仿 真的研究 。 结果证 明了此建 模方 法 的合 理性 、 有效 性 ， 为实际 电机 控 制系统 的设计 和调 试 提供了新的思路。 关键 词： 开关磁阻电机 仿真模型 控制器
Ｓ ＲＭ的基 本 方 程 组可 以总结 如下 ：
Ｖ ｉ， ２ … ， ； ｋ【ｌ ｉ， ｑ
：
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｓ ｔｈ ｄ Ｒｅ ｕ ｔ ｎ ｅ Ｍ ｏ ｏ Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｙ ｒ ｓ ｗｉ ｅ ｌ ｃ ａ ｃ ｔ ｒ ｃ ｉ ｌｔｏ
Ｍ ｏ ｅ Ｃｏ ｔｏ ｌｒ ｄｌ ｎｒ ｌ ｅ
开关磁阻电机驱动系统 （ ＲＤ 是２ 世纪８ Ｓ ） ０ ０ 年代 出现 的一种新型机 电一体化 的可控调速驱 动系统 。 它是电机技 术与现代 电力电子技术 、 微 机 控制技 术 相结合 的产物 。 由于开关磁 阻电机
（ｌ ｉ， ｆ， ｉ； ） ｆ ２ …， ｋ …，ｑ ０ ，
ｋ（ ， ｉ， ｉ） ｉ ｎ，２ …，ｑ ｄｋ
砌 则系 统 的状态 空 间模 型 可表 示 为 ： ，
Ｘ２
Ｓ Ｍ模型可 以分为电磁和机械两大部分， Ｒ 如
图２ Ｓ 。 ＲＭ的 电磁 模 型 输 入 绕 组端 电压 和 转 子 位
置角， 输出电磁转矩 ； Ｒ Ｓ Ｍ机械模型输入电磁转 矩和负载转矩 ， 输出转子位置角， 两个模块通过 电磁转矩和转子位置角耦合在一起。
基于Ansoft的开关磁阻电机建模与仿真（可编辑）
基于Ansoft的开关磁阻电机建模与仿真维普资讯 ////0>.∞喇理论与设计基于的开关磁阻电机建模与仿真杨丽伟张奕黄北京交通大学摘要:采用公司的和模目前,国内外对开关磁阻电机及其控制系统块建立了开关磁阻电机的模型,给出了电机的功率变换电的仿真大多是用或者来进行的,路,构建了一个完整的仿真系统。
通过对模型的有限这些方法一般根据电机的状态方程进行仿真。
由元分析,得到了的随转子位置变化的电感曲线,同时于开关磁阻电机的运行过程中的非线性特性,在得到了转矩、相电流及磁链曲线。
仿真结果为的优化它运行过程必然会有一些参数发生非线性变化】设计及进一步的研究提供了理论依据。
关键词:开关磁阻电机有限元法仿真分析例如电流、电感等等 ,以固定参数代入方程进 :行求解的方法必然带会来很大的误差,而且由于电机结构特殊性,它的参数也很难由传统的参. ?数计算方法来精确确定。
有限元法是一种离散化数值计算方法,能够精确地对电机的性能进行仿.真。
文中采用公司的和 , ..模块,利用电磁场有限元方法对开关磁阻电机的 .瞬态性能进行精确分析,从而完成对开关磁阻电机的瞬态仿真研究。
.:开关磁阻电机有限元模型的建立开关磁阻电机是近年来随着电力电本文以电动汽车用开关磁阻电机为研究对子技术和控制技术的发展而诞生的一种特种电象。
首先根据的基本参数在中机。
开关磁阻电机以其结构简单、坚固、成本低生成了二维几何模型,然后利用本身的接廉、可靠性强、起动转矩大、效率高等优点,已经口将几何模型导入 ,再用在许多领域得到了应用。
但是,由于开关磁阻中的瞬态模块进行有限元计算。
求解中运用了 ?电机的结构的特殊性,许多问题极待解决。
例如软件可以定义外加电路的特点,建立了的的振动、噪声问题,开关磁阻电机的特殊应驱动电路模型,与模型构成一个完整系统进行仿用,以及现代控制理论在开关磁阻电机中的应用真。
这使得仿真结果更加接近电机实际运行的情研究等。
因此,对开关磁阻电机的瞬态性能进行况,更为精确地反映了电机的运行性能。
基于MATLAB的开关磁阻电机调速系统的建模与仿真
1.3当前的主要研究热点和发展方向
开关磁阻电动机调速系统同样也存在一些自身的不足和缺点，这主要表现在以下几个方面：
（1）系统采用的是磁阻式电动机，其能量转换密度低于电磁式电动机。
（2）开关磁阻电动机运行时转矩脉动较大，通常转矩脉动的典型值为±15%，由转矩脉动导致的噪声问题以及待定频率下的谐振问题也较为突出。
(4)起动转矩高，启动电流小
(5)可控参数多，调速性能好
(6)适用于频繁启动、停车以及正反转运行
(7)效率高，损耗小
开关磁阻电动机调速系统作为一种新型的调速系统，兼有直流传动和普通交流传动的优点，以向各种传统调速系统挑战的势头正在逐步应用在家用电器、一般工业、伺服与调速系统、牵引电动机、高速电动机、航天器械以及汽车辅助设备等领域，显示出强大的市场竞争力。
2.2开关磁阻电动机介绍
开关磁阻电机（SR电机）的基本结构及基本原理的提出可追溯到19世纪40年代，那时的电机研究人员已认识到利用顺序磁拉力使电机旋转是简单易行的，但由于电机的运行特性(效率、功率因数、利用系数等)很差，仅应用于少数小功率场所，因而一直没有引起人们的研究兴趣。直到20世纪60年代，大功率晶闸管投入使用，为开关磁阻电机的研究和发展奠定了重要的物质基础。
2.3.2国内研究
从1984年开始，我国许多单位先后开展了SR电机的研究工作，如北京纺织机电研究所、南京航空航天大学、东南大学、福州大学、华中理工大学、华南理工大学、河海大学、合肥工业大学、哈尔滨电工学院、南京调速电机厂、西安微电机研究所、上海电科所、上海中达一斯米克公司等，且开关磁阻电机调速系统的研究被列为中小型电机“七五科研规划项目”。在借鉴国外经验的基础上，我国SR电机调速系统的开发研究起点较高，目前各单位都集中于较优的三相和四相控制方案，至今国内已有十余家单位推出不同性能、不同用途的从1kw至55kw等多种规格的系列产品，应用于纺织、冶金、机械、运输等行业的数十种生产机械和交换器是SRD系统能量传输的关键部分，是影响系统性能价格比的主要因素，由蓄电池或交流电整流后得到的直流电提供电源，起控制绕组开通与关断的作用。由于SR电机绕组电流是单向的，使得功率变换器主电路不仅结构简单，而且相绕组与主开关器件是串联的，可以避免直通短路危险。但是合理选择和设计功率变换器是提高SRD的性能价格比的关键之一，功率变换器主电路形式的选取对SRM的设计也直接产生影响。SR电机的功率变换器主电路的结构形式与供电电压、电动机相数及主开关器件的种类有关。
机电控制作业开关磁阻电机及matlab仿真
开关磁阻电机一、概述开关磁阻电动机结构简单、可靠性高、恒转矩、恒功率而且调速性能好(覆盖功率范围10W～5MW的各种高、低速驱动调速系统)、价格便宜、鲁棒性好等优点引起了各国电气传动界的广泛重视，由其构成的调速系统兼有直流传动和普通交流传动的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无级调速系统。
这种新型调速系统使开关磁阻电机存在许多潜在的领域，在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用。
开关磁组电机调速系统之所以能在现代调速系统中异军突起，主要是因为它卓越的系统性能，主要表现在：(1) 电动机结构简单、成本低、可用于高速运转。
(2)功率电路简单可靠。
(3)系统可靠性高。
(4)起动转矩大，起动电流低。
典型产品的数据是：起动电流为额定电流的15％时，获得起动转矩为100％的额定转矩；起动电流为额定电流的30％时，起动转矩叮达其额定转矩的250％。
(5)适用于频繁起停及正反向转换运行。
(6)可控参数多，调速性能好。
控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法至少有四种：相导通角、相关断角、相电流幅值、相绕组电压。
(7)效率高，损耗小。
以3kw SRD为例，其系统效率在很宽范围内都是在87％以上，这是其它一些调速系统不容易达到的。
(8)可通过机和电的统一协调设计满足各种特殊使用要求。
二、开关磁阻电动机的结构图1-1开关磁阻电机结构图典型的三相开关磁阻电动机的结构如图1-1所示。
其定子和转子均为凸极结构，图示电机的定子有8个极，转子有6个极。
定子极上套有集中线圈，两个空间位置相对的极上的线圈顺向串联构成一相绕组，图2-1中只画出了A相绕组；转子由硅钢片叠压而成，转子上无绕组。
该电机则称三相8/6极开关磁阻电动机。
在结构形式及工作原理上，开关磁阻电动机与大步距反应式步进电机并无差别；但在控制方式上步进电机应归属于他控式变频，而开关磁阻电动机则归属于自控式变频；在应用上步进电机都用作“控制电机”而开关磁阻电机则是拖动用电机，因此电机设计时所追求的目标不同而使电机的设计参数不同。
基于Simulink的开关磁阻电机调速系统仿真研究
摘要 ： 对 开关磁 阻 电机 的数 学模 型 与 运行 原 理
进 行 分析研 究 ， 提 出 了 一 种 基 于 电 流 控 制 的 开 关 磁
ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈｏ ｄ．Ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｒ ｅ — ｓ ｕ ｉ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｈｉ ｅ ｖｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐｅ ｅ ｄ
ｍｏ ｄｕ ｌ ｅ ｉ ｎｔ ｒ ｏ ｄｕ ｃ ｅ ｓ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
基于 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ的开 关 磁 阻 电机调 速 系统 仿 真研 究
陈世军 ， 查长 礼 ， 王 陈 宁
（ 安庆 师 范学 院物 理与 电气工程 学院 ， 安徽 安庆 ２ ４ ６ ０ ５ ２ ）
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒｅ ｌ ｕｃ ｔ ａ ｎｃ ｅ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｄｒ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ
关键 词 ： 开关磁 阻电机； 调 速系统 ； 电流控制 ；
Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ６
文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ １—２ ２ ５ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２—０ ０ ２ ６—０ ３
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｂｙ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｍａ ｔ ｈｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏｄ — ｅ ｌ ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｏｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｐ ｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕｃ — ｔ ａ ｎｃ ｅ ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ ，ｔ ｈｉ ｓ ｐａ ｐ ｅ ｒ ｐｒ ｏ ｐ ｏｓ ｅ ｄ ａ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｏｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｄｒ ｉ ｖ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真
本科毕业（设计）论文摘要开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor，简称SRM)调速系统(Switched Reluctance Motor Drive，简称SRD)是一种新型的调速系统。
因其结构简单，鲁棒性好，启动转矩大及调速范围宽等特点，日益受到国内外学者的关注.本文着重描述了开关磁阻电动机的非线性数学模型，并通过MATLAB仿真对调速系统进行了仿真，结果表明数学模型与仿真结果基本吻合。
关键词：开关磁阻电动机；调速系统；数学模型；MATLAB仿真开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真ABSTRACTSwitched Reluctance Motor Drive is a new adjustable-speed motor system.Its structure is simple,SRD has robust very well.Its starting torque and a wide range of characteristics of speed, increasing the concern of scholars at home and abroad. This article focuses on the SRM nonlinear mathematical model, and the speed regulation system was studied through MATLAB,The results show that mathematical models and simulation basically consistent with the results.Key words: switched reluctance motor drive；Speed Control Systemmathematic model；MATLAB simulation本科毕业（设计）论文目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................... I I1.1开关磁阻电机调速系统的历史及发展现状 (1)1.2开关磁阻电机调速系统概述 (2)1.2.1开关磁阻电机的基本结构和原理 (2)1.2.2 SRD系统的组成 (5)1.2.3 SRD系统的特点和优点 (6)1.3开关磁阻电机调速系统的研究和发展方向 (7)1.4本设计要做的工作 (8)第二章 SR电机数学模型的建立 (9)2.1 SR电机的模型 (9)2.1.1建立模型常用的方法 (9)2.1.2 SR电机的方程 (10)2.2 SR电机系统的线性分析 (12)2.2.1电感与转子位置角的关系分析 (12)2.2.2基于线性模型的绕组电流分析 (14)2.3电磁转矩的分析 (18)2.4转速的控制 (18)2.5基于非线性电感特性的SR电机的数学模型 (19)2.5.1绕组非线性电感特性研究 (19)2.5.2 SR电机的非线性数学模型 (20)第三章 SRD系统的控制策略 (24)3.1开关磁阻电机主要的几种控制方式 (24)3.1.1角度位置控制 (24)3.1.2电流斩波控制 (25)3.1.3电压PWM控制 (26)3.2本系统控制方式的确定 (27)3.3 SR电动机起动过程分析 (28)开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真3.3.1单相起动方式 (28)3.3.2双相起动方式 (29)3.4 SR电动机运行噪声分析 (30)第4章开关磁阻电机调速系统MATLAB/SIMULINK仿真 (32)4.1仿真软件MATLAB简介 (32)4.2 SRD调速控制策略的研究 (34)4.2.1 SR电机的运行特性 (34)4.2.2控制策略 (35)4.3 SRD的仿真研究 (37)4.3.1逆变器模型 (37)4.3.2 SR电机模型 (37)4.3.3 SRD系统模型 (38)4.3.4 电流控制器模型 (39)4.3.5角度控制模型 (40)4.3.6仿真结果与分析 (41)结束语 (44)致谢 (45)参考文献 (46)本科毕业（设计）论文第1章绪论开关磁阻电机调速系统简称SRD(Switched Reluctance Motor Drive)系统，它是继变频调速、无换向器电动机调速系统之后，于80年代中期发展起来的新型交流调速系统。
基于Simulink的三相开关磁阻电机调速系统仿真研究
DOI:10.15934/ki.micromotors.2015.06.019
Threephase Switched Ｒeluctance Motor Drive System Based on Simulink
SUN Xincen，ZHANG Guangming，HUANG Feng，MEI Lei，WANG Deming （ Department of Automation and Electrical Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing 211816 ，China） Abstract： Considered the characteristics of switched reluctance motors，the mathematical model of motors was established． The theory of motor working and the relationship among phase current，flux and position angle was analyzed． In the Matlab / Simulink，the model of switched reluctance motor drive system was built． And the influence that voltage and breaking angle affect the motor speed，torque，current was analyzed． The system of current and speed double loop was established based on the simulation analysis，and comparing with current chopper speed control system． Simulation results show the current and speed double loop system has advantages，such as rapid start，small ripple and stability，which is more suitable for controlling the speed of the switched reluctance motor． Key words： switched reluctance motor； double closed loop control； current chopping control
基于MATLAB的开关磁阻电机调速系统仿真
2019年31期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application 引言开关磁阻电机（SRM ）凭借具有价格便宜、结构牢固简单、调速性和启动性能好、运行效率较高等特点，使得国内外大量学者对其进行深入研究[1]。
本文选用额定转速为1500r/min 的SRM ，建立开关磁阻电机转速、电流双闭环控制系统，采用电流斩波控制（CCC ）方式来改变电机转速，防止过大的电流以及磁链峰值，使得转矩平稳[2]，并基于MATLAB/SIMULINK 建立调速系统的模型，进行了仿真和性能分析。
1开关磁阻电机调速系统(SRD )的结构SRD 主要有五大部分组成，分别是SRM 、功率变换器、控制器、位置检测和电流检测[3]。
如图1所示。
图1开关磁阻电机调速系统2建立仿真模型利用MATLAB/SIMULINK 建立SRD 的模型，主要有四大模块组成，分别是SRM 电机模块、电流滞环控制器模块、PI 控制器模块、位置检测装置模块和功率变换装置模块[4]。
2.1位置检测模块位置检测装置主要是用来检测定子和转子的相对位置，用来判断某一相绕组是否通电，从而完成转速的控制。
仿真模型如图2所示。
2.2电流斩波控制器模块电流斩波控制器中设计滞环比较器，设置电流斩波的上下值，改变电机绕组中电流的大小，从而调节电机的转速。
仿真模型如图3所示。
图3电流斩波控制器模块图4功率变换器模块基于MATLAB 的开关磁阻电机调速系统仿真*边惠惠，王兰军，陈华（山东劳动职业技术学院，山东济南250022）摘要：根据开关磁阻电机调速系统的结构，建立开关磁阻电机转速、电流双闭环控制系统，采用电流斩波控制方式来改变电机转速，首先利用MATLAB/SIMULINK 建立调速系统各个模块的模型，最后建立开关磁阻电机调速系统模型，并进行仿真和性能分析。
关键词：开关磁阻电机；MATLAB ；双闭环控制中图分类号:TM352文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2019)31-0079-02Abstract :According to the structure of switched reluctance motor speed control system,the double closed loop control system ofswitched reluctance motor speed and current is established.The speed of switched reluctance motor is changed by current chopping control mode.Firstly,the model of each module of speed regulation system is established by MATLAB/SIMULINK.Finally,the model of switched reluctance motor speed control system is established,and the simulation and performance analysis are carried out.Keywords :switched reluctance motor;MATLAB;double closed loop control *基金项目:本文系山东劳动职业技术学院院级教科研项目(编号:2019JG07)作者简介：边惠惠（1984-），女，硕士，初级，研究方向：非线性控制。
基于有限元分析的开关磁阻电机调速研究
所 分析 电机 为 ８ ６极 结构 ， Ａ Ｓ Ｓ软件 环境 ／ 在 ＮＹ
下创建 物理模 型 时 ， 用 镜 像 复 制 和旋 转 复 制命 令 利
３ ６期
牟 海 维 ， ： 于有 限元 分 析 的 开关 磁 阻 电 机 调 速研 究 等 基
Ｉ ＝ ）
即可得到全 场域 的模 型 ， 通过 采 用 坐 标 系 的 变换 并 对转 子进行 方便 的旋 转 ， 到各 个 转 子 位 置 角 度 的 得
调速
中图法分类号
文献标志码
开关磁 阻 电动 机 （ Ｒ 是 近 十几 年 来 随 功 率 Ｓ Ｍ） 电子学和 微 电 子 学 迅 速 发 展 而 出现 的一 种 新 型 可 控交 流调 速系统 。该 系统 由双 凸极 式 磁 阻 电 机 、 功
１ 开关磁阻 电机 的二维有限元 分析
１ １ 基 本假 设 ．
磁 阻电机调速系统 ， 采用 高速 变角度 电压斩波控制和低 速定角度 电流斩波 的控制 方法 ， 仿真得 出好的调速 效果。最后 ， 通过 样机 实验验证 了有 限元分析数据的合理性及非线性模 型的正确 性。
关键词
开关磁 阻电机 Ｔ ３ ２ Ｍ５ ；
有 限元分析
磁化 曲线族 Ｂ 非线性模 型 摘 Nhomakorabea要
针对开关磁 阻电机定 、 转子磁极存在 显著 的端部 效应 、 轴边缘 效应和高度 的局部 饱和特 点， 采用 二维和 三维 电磁 场
有限元分析 ， 开关磁 胆电机 的磁场分布 、 对 静态特 性等进行 了大量 的计算。通过仿 真 的结果 ， 出了开关 磁 阻电机 在几个典 得
型 转子 位 置 下 的磁 场 分 布 图、 制 出 了开 关 磁 阻 电机 的磁 化 曲线 族 ， 立 了磁 阻 电 机 非 线 性模 型 。 依 据 非 线 性模 型 构 建 开 关 绘 建
基于Matlab开关磁阻电机模型的调速系统仿真
基于Matlab 开关磁阻电机模型的调速系统仿真程勇（西安科技大学电控学院，陕西西安710054）摘要：针对Matlab 仿真系统中的非线性开关磁阻电机模型进行了讨论，介绍了开关磁阻电机的基本特性，给出了开关磁阻电机的调速模型和仿真结果。
在仿真过程中，该模型运行稳定。
关键词：开关磁阻电机；调速；Matlab 仿真中图分类号：TM 352文献标识码：A文章编号：1001－0874（2011）05－0029－03Speed Governing System Simulation of SwitchedReluctant Motor Model Based on MatlabCHENG Yong（School of Electronic Control ，Xi ’an University of Science and Technology ，Xi ’an 710054，China ）Abstract ：On accordance with the non-linear switched reluctance motor model in Matlab simulation system ，thebasic features of switched reluctance motor are introduced ，and the speed governing model and simulation results of switched reluctance motor are given out．This model operates stable during simulation process．Keywords ：SRD （Switched Reluctance Drivers ）；speed governing ；Matlab simulation0引言开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor ，简称SRM ）结构简单坚固，是一种应用前景广阔的电机，但其定转子特殊双凸极结构，造成了磁路的非线性引起了许多问题。
基于模糊PID控制的开关磁阻电动机调速系统的建模与仿真
基于模糊PID控制的开关磁阻电动机调速系统的建模与仿真丛望米芳芳(哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨 150001)摘要：基于开关磁阻电动机非线性电感模型，在MATLAB7.2/Simulink环境下，建立了四相(8/6极)的开关磁阻电动机调速系统的动态仿真模型。
单纯采用PID控制或简单的PD模糊控制得不到良好的控制性能。
采用模糊PID复合控制，可以充分利用模糊控制和PID控制的优点，最终达到提高SR电机调速性能的目的。
关键词：开关磁阻电机非线性模型模糊PID控制仿真中国分类号: TP273文献标示码：A 文章编号：1003-4862（2008）01-0039-04Modeling and Simulation of Switched Reluctance Drive Basedon Fuzzy-PID ControlCong Wang, Mi Fangfang(College of Automation, Harbin Engineering University,Harbin,150001,China)Abstract: Based on the nonlinear inductance model, a dynamic simulation model for switched reluctance drive is established in the MATLAB7.2/Simulink environment. By using either PID control or simple PD fuzzy control, good control performance could not be gotten. Using fuzzy PID control, the performance of SR motor speed control is improved with full advantages of both fuzzy and PID control.Keywords:SRM; Nonliner model; Fuzzy-PID control; Simulation1 引言模糊控制是一种典型的智能控制方法，在调速控制应用中，对系统参数非线性变化有较强的适应性。