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并列式混合励磁磁通切换型电机及其控制策略基础研究

作　者: 朱婷婷
导　师: 邓智泉
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子及电力传动
关键词: 并列式混合励磁磁通切换型电机 电感特性 电流矢量控制 直接转矩控制 最大转矩铜耗比
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


为解决传统永磁磁通切换型电机磁场调节困难的问题，本文研究了一种并列式混合励磁磁通切换型电机。该电机由永磁部分和电励磁部分同轴并列而成，继承了磁通切换电机功率密度高、转矩密度高、转子结构简单、反电势正弦等优势。电机运行时，电励磁磁场和永磁磁场相互独立，使得该电机的设计具有较强的灵活性。本文结合电磁仿真对电励磁磁通切换型电机的结构拓扑和电磁特性进行了对比研究，并对本文涉及的并列式混合励磁磁通切换型电机的电感和调磁/弱磁特性进行了详细的理论分析，建立了该电机的数学模型。研究结果表明，永磁、电励磁磁场相互独立，使得该电机具有较强的对称调磁能力；电励磁部分的存在较大程度地提升了电机的dq轴电感，从而有效拓宽了电机的弱磁区域。通过励磁电流和d轴电流的联合控制，可以实现电机的故障灭磁。此外，为提高并列式混合励磁磁通切换型电机的运行效率，本文提出了最大转矩铜耗比控制策略，该策略以最大转矩铜耗比为原则对给定电磁转矩进行分配，得到励磁电流关于电磁转矩的拟合方程，结合电流矢量控制和直接转矩控制，对于电机基速以下及基速以上运行情况皆进行了研究，并拓宽了id=0-最大转矩铜耗比控制的适用区域。仿真和实验结果表明，本文提出的算法在保证静态特性的前提下可使得转矩铜耗比接近最大，有效减小铜损，提高电机的运行效率。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章 绪论  14-24
  1.1 磁通切换式电机概述  14-16
    1.1.1 永磁磁通切换式电机的发展概况  14
    1.1.2 永磁磁通切换型电机的基本结构和工作原理  14-15
    1.1.3 永磁磁通切换式电机的优势与不足  15-16
  1.2 混合励磁电机概述  16-20
    1.2.1 交替极混合励磁电机  16-18
    1.2.2 磁分路式混合励磁电机  18-19
    1.2.3 并列式混合励磁电机  19-20
    1.2.4 旁路式混合励磁电机  20
  1.3 磁通切换式混合励磁电机拓扑  20-22
  1.4 主要内容及创新点  22-24
第二章 电励磁磁通切换电机拓扑研究  24-34
  2.1 电励磁磁通切换电机的拓扑提出  24-25
  2.2 定转子极数的选择  25-29
  2.3 五种拓扑电磁性能比较  29-32
  2.4 绕组放置形式对电磁特性的影响  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章 并列式混合励磁磁通切换电机基本结构与电磁特性  34-42
  3.1 并列式混合励磁磁通切换电机基本结构及工作原理  34-36
  3.2 PHEFS 电机的电感特性  36-39
    3.2.1 永磁电枢绕组电感特性  36-37
    3.2.2 电励磁电枢绕组电感特性  37
    3.2.3 PHEFS 电机电枢绕组电感特性  37-38
    3.2.4 PHEFS 电机励磁-电枢绕组互感特性  38-39
  3.3 PHEFS 电机的 dq 坐标数学模型  39-40
  3.4 PHEFS 电机的调磁特性  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第四章 并列式混合励磁磁通切换电机的电流矢量控制  42-59
  4.1 电流矢量控制策略简介  42-44
  4.2 id=0 电流矢量控制  44-45
  4.3 基速以下 id=0-最大转矩铜耗比控制  45-51
  4.4 基速以上最大转矩铜耗比控制  51-53
  4.5 SIMULINK 仿真与分析  53-58
  4.6 本章小结  58-59
第五章 并列式混合励磁磁通切换电机的直接转矩控制  59-70
  5.1 直接转矩控制简介  59
  5.2 直接转矩控制原理  59-61
  5.3 最大转矩铜耗比-直接转矩控制  61-62
  5.4 SIMULINK 仿真与分析  62-69
  5.5 本章小结  69-70
第六章 并列式混合励磁磁通切换电机实验分析  70-79
  6.1 实验平台介绍  70-72
  6.2 电机性能测试  72-73
  6.3 控制算法验证  73-78
  6.4 本章小结  78-79
第七章 全文总结和展望  79-81
  7.1 本文主要工作及创新点  79
  7.2 工作展望  79-81
参考文献  81-86
致谢  86-87
在学期间的研究成果及发表的学术论文  87

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 同步电机
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