基于ANSYS二次开发开关磁阻电机电磁场分析软件

以四相8/6极、5.5kw开关磁阻电机为研究对象,以tms320f240型dsp为控制器核心,采用最少开关器件的功率变换器主电路,主功率开关器件选用igbt,设计了一种结构简单、性能可靠的开关磁阻电机调速系统。实验表明该系统运行稳定可靠,调速性能优良。

e形分块定子srm各定子块间磁路隔离,容错能力强,具有重要的应用价值。本文将e形分块定子srm各个独立的定子块作为单元,推导了e形分块定子srm主体尺寸的计算公式,探析并建立了绕组匝数及其他主要尺寸的选取规则,完成了e形分块转子srm的电磁计算,并通过磁路和电路的耦合计算对e形分块定子srm的稳态电流及转矩等性能进行了仿真分析,仿真结果验证了e形分块定子srm电磁设计方法的有效性。

开关磁阻智能局扇采用双局扇、双控制器和双电源组合方式。在局扇、控制器和电源三组之间只要有一个是完好的,通过系统的智能切换,就能够保证局部送风的正常需求。每台局扇电机采用双出轴方式,两侧各安置一台风机,两台风机同向旋转,可根据瓦斯浓度进行风量调节,对开关磁阻电机进行控制,实时调整系统输入功率,提高系统效率,具有明显的节能效果。

开关磁阻电机调速系统设计论文简介 开关磁阻电动机调速系统（switchedreluctncedrive，简称srd）是由开关磁阻电 动机、电力电子开关电路及驱动控制部分组成的高性能调速系统。开关磁阻电机具有结 构简单坚固、成本低、容错能力强、调速范围宽、低速转矩大、起动电流小、转速精度 高、耐高温、可频繁起动制动等优点，又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持 下获得了良好的可控性能。因此，开关磁阻电机在驱动调速领域得到了广泛的应用。 本文首先介绍了课题研究背景和意义。给出了开关磁阻电机控制系统的组成、运行 原理和控制方式。给出了开关磁阻电机的控制策略。在matlab/simulink交互式仿真集 成环境下，对开关磁阻控制系统进行了建模、仿真及分析。接着，给出了开关磁阻控制 系统的硬件、软件设计方案。主要包括：dsptms320lf2407最小系统、位置检测电路、 电流检测

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srm 1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。 2srm模型数据的获取 目前，关于srm电

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500w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。

通过结合开关磁阻电机调速系统的两种控制方式——电流斩波控制和角度位置控制,在matlab/simulink的环境下建立仿真模型,使得开关磁阻电机的转速能在0~10000r/min的宽范围内进行平滑调节。仿真结果表明,该仿真模型设计较为合理,对转速的调节能够达到预期效果。

通过对开关磁阻电机(switchreluctancemotor,简称srm)控制系统的研究,提出了一种电流滞环控制策略,并对其控制系统的硬件和软件进行了设计。硬件采用先进的dsp芯片tms320f2812作为控制核心,实现了控制系统的高效性和稳定性,通过实验验证了基于电流滞环控制的正确性和可靠性。

提出一种12/8磁悬浮开关磁阻电机,首先对其工作原理进行介绍,说明该种电机产生的径向力能够实现轴承的悬浮。基于虚功法建立了其x轴方向和y轴方向上径向力的数学模型,并通过解析法与有限元法计算结果的对比,证明所建立数学模型的正确性。重点对于在不考虑转子偏心位置和考虑转子偏心的情况下的电机特性进行分析,磁悬浮开关磁阻电机的径向力具有线性的特性并且独立于转矩电流,因此转矩和径向力的解耦控制可以实现。

介绍了单神经元自适应pid算法原理,提出了以单神经元自适应pid控制算法为核心的四相8/6极开关磁阻电机调速系统设计。以mcs80c196kc单片机作为控制器,对调速系统的硬件电路和软件部分进行了设计,实现了单神经元pid自适应控制算法在开关磁阻电机调速中的应用。实验证明,该控制算法有助于改善开关磁阻电机的调速性能。

为抑制开关磁阻电机(srm)转矩脉动,从电机设计和控制的角度出发都需要快速、正确地获取其磁链和转矩模型。本文根据srm磁链随角度、电流的变化特点,取6个特殊转子位置处的磁链数据,用七次多项式函数来建立srm磁链模型和转矩模型,与有限元计算结果对比表明,所提方法具有快速和准确性。

基于有限元分析软件ansys,对三相(6/4)开关磁阻电动机的二维电磁场进行了系统的分析,计算出电机在不同转子位置角和电流下的磁场分布、磁能和静特性,为开关磁阻电动机的设计、建立非线性模型以及控制策略的研究提供了可靠依据。

开关磁阻电机研究的 背景及意义 一、项目目的与意义 开关磁阻电机设计及其在矿山机械中的应用研究项目属于《国家 中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中工业节能（机电产 品节能）、基础件和通用部件的重点支持领域，同时符合《湖南省加 快培育和发展战略性新兴产业总体规划纲要》高效节能制造产业中节 能电机重点发展领域。 开关磁阻电动机(srd)调速系统是基于计算机和电力电子技术的 控制器及开关磁阻电动机的新型调速系统，由开关磁阻电动机与微机 智能控制器两个部分组成。开关磁阻电动机调速系统的突出特点是效 率高、节能效果好、调速范围广、无启动冲击电流、启动转矩大、控 制灵活，此外还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。除可以取 代已有的电气传动调速系统(如直流调速系统、变频调速系统)外，开 关磁阻电动机调速系统还十分适用于矿山井下机电设备需要重载启 动、频繁启动、正反转

在简要介绍和分析开关磁阻电机调速系统(srd)的各个组成部分的基础上,在matlab/simulink中,分别构建了各个部分的仿真模型,并介绍了模块的功能及工作原理。将每个仿真模型连接构成srd的系统仿真模型。系统采用双闭环控制:速度环采用pi控制,电流环采用角度位置控制与电流斩波控制相结合的方法,保证了开关磁阻电机(srm)在低速或高速运行时都可获得满意的性能。仿真结果证明了pi调节的无偏差速度调节的有效性。

针对单极性励磁时四相8/6结构分块转子开关磁阻电机的定子磁通冲突问题,把双极性励磁方法应用于四相8/6结构分块转子开关磁阻电机,基于2d有限元建立双极性分块转子开关磁阻电机的场路耦合模型,计算双极性分块转子开关磁阻电机的电流、转矩及铜耗,并在(r,θ)坐标系中细致描述定子铁心和转子铁心特征区域的磁密周期性变化规律,最后应用双频法分离铁损获得铁心的涡流损耗和磁滞损耗。计算结果表明,与同等双极性励磁的8/6结构双极性普通开关磁阻电机相比,8/6结构双极性分块转子开关磁阻电机的转矩脉动大,但铜耗减小约32%,铁耗减小约35%。

开关磁阻电机(srm)由于其显著的特点而得到业界广泛关注。但实际应用中,srm所占市场份额不多。主要原因是几乎所有的功率器件集成模块都是基于变频器主电路研发和制造的,srm专用的功率集成模块几乎没有,srm主电路简单的优势体现不出来。研究基于单个功率模块的srm系统,分析其工作模式、换相情况及应用场合。采用单个功率模块,其驱动和控制电路在价格上与变频器相当,为srm的广泛应用提供了强有力的支持。仿真和试验结果验证了理论分析的正确性和实用性。

针对开关磁阻电机调速系统的开关器件在工作过程中,会产生大的电磁干扰和大的功率损耗问题,提出了一种基于新型电容分压并联谐振直流环的功率变换电路拓扑。该电路是在传统的硬开关不对称逆变桥的各开关器件上并联缓冲电容,实现对相开关的零电压关断;同时,在直流母线上加入一个由二个电感与一个电容为主要组成元件的谐振环,通过对此谐振环中谐振开关的合理控制,即可实现对相开关的零电压开通及对谐振开关的零电流或零电压软通断。通过对功率电路工作原理和动作模式过程的分析,得出需满足的软开关条件。具有此谐振环的软开关变换器,有效区间大、功率损耗小,因而提高了开关磁阻电机调速系统的效率和性能。用matlab仿真实验验证了此电路的正确性与有效性。

开关磁阻电机刚性连接压力机执行机构时有过载情况发生。在分析打击瞬时螺旋压力机螺杆扭矩的基础上,提出等强度原则,推出了电机轴侧的扭矩及过载倍数的计算公式,并给出了过载数据。提出解决过载问题的措施,是在刚性传动时增设摩擦安全联接装置,能有效避免电机轴过载。结论对开关磁阻电机驱动的压力机设计具有重要意义。

磁悬浮开关磁阻电机(bsrm)的电感矩阵是电机建模的基础,本文提出了基于最小二乘支持向量机(ls-svm)的电机电感辨识建模方法。首先通过对bsrm电感特性的有限元分析,获得各参数对电感的影响规律,然后结合lssvm在有限样本数据下对高维非线性的逼近能力,离线建立bsrm各种运行工况下的电感模型。另外在建模中,针对ls-svm超参数选取问题,采用粒子群优化算法(pso)对其进行自动寻优,以提高电感模型精度。最后通过对比仿真研究,表明pso-ls-svm模型能够准确反映电机磁饱和下的电感特性,这为bsrm磁饱和模型的构建奠定了基础。

提出了一种新型结构无轴承开关磁阻电机,其结构简化,运行过程中不需要切换控制绕组,降低了控制系统的复杂性。分析了该电机的结构特点和悬浮原理,并基于有限元计算法对新型结构电机和常规结构电机进行了比较,包括:1)两种电机在旋转过程中转子径向气隙磁密分布、径向力产生情况以及产生悬浮力的同时对静态输出转矩的影响;2)比较了控制绕组通电电流变化时产生径向力情况及对静态旋转转矩的影响。性能分析及比较结果表明,新型结构无轴承开关磁阻电机具有优良的悬浮与旋转性能,研究结果为该电机的进一步建模及运行控制建立了基础。

分析了开关磁阻电机的数学模型,在matlab/simulink环境下建立了相绕组数学模型、电流置换比较环节、功率变换电路模型,结合这几个模块在电流斩波控制阶段,做了低速重载仿真分析。仿真分析证明此方法的适用性,为sr电机调速系统的分析和设计提供了一种方法。

开关磁阻电机是由功率变换器电路、双凸极磁阻电机及其控制器组成的新型机电一体化调速电动机系统,其性能优越,发展前景广阔。