开关磁阻电机的三维有限元分析及非线性研究
开关磁阻电机(SR电机)具有结构简单坚固、调速范围宽、调速性能优异、成本低等诸多优点,是直流电机和交流电机强有力的竞争对手,但其双凸极结构导致的磁场局部饱和以及严重的非线性使其在一些领域的应用受到限制.对开关磁阻电机的研究主要集中在电机的磁场计算和电机的调速控制两个方面.目前在磁场计算的研究中,主要采用二维有限元分析法(FEM),这种方法忽略了电机的端部效应,会对计算结果产生很大的影响,应采用三维有限元分析法.在开关磁阻电机的调速系统中,电感、磁链具有严重的非线性,因而调速系统的非线性特性也是研究的重点.本文以研究开关磁阻电机的电磁场为起点,对电机的电磁场进行分析和计算.以一台3kW四相8/6极开关磁阻电机为样机,利用ANSYS软件对电机做二维有限元分析和三维有限元分析,得出电机的磁场分布情况以及磁参数特性曲线,包括磁化曲线、电感特性曲线和转矩特性曲线等,为电机的优化和调速系统的研究提供了依据.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来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,能实现较宽范围地调速,同时也验证了电机具有较好的起动能力和抗干扰特性.因此,本文采用的有限元分析法是可行的,非线性调速系统的搭建是合理的.电磁场有限元分析以及调速系统仿真的结果可以用于开关磁阻电机的后续研究,包括开关磁阻电机的设计改进、性能优化和实时控制.
- 作者：
- 甄东芳
- 学位授予单位：
- 东北石油大学
- 专业名称：
- 电力电子与电力传动
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 付光杰
- 中图分类号：
- TM352
- 关键词：
- 开关磁阻电机；有限元分析；跑道线圈；非线性；电流斩波控制
- switched reluctance motor； finite element method； racetrack coil； non-linear； current chopper control