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丁文 (丁文.)

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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SR电机)驱动系统是20世纪80年代发展起来的一种新型电机驱动系统,它融合电机技术与电力电子技术、微机控制技术为一体,具有结构简单坚固、低成本、高容错性能以及高速运行的能力,目前它越来越广泛的应用于航空和汽车上的起动/发电系统,具有很大的潜力。本文在参考国内外飞机高压直流(HVDC)电源系统的发展趋势基础上,结合“开关磁阻起动/发电系统研究”项目,针对SR电机存在的几个问题,在电机的非线性建模、磁场有限元分析、转矩脉动、铁心损耗与发热问题进行了一系列的研究工作,以期进一步完善SR电机的理论。要对SR电机进行深入的理论分析,首先需要对其建立一个准确而又实用的模型。本文在实测SR电机静态磁链的基础上,通过虚位移原理计算获得SR电机的转矩特性,将傅立叶级数分解和自适应模糊神经网络(ANFIS)用于SR电机非线性磁链与转矩建模,并以此模型,建立了一种新型的SR传动系统通用的整体仿真方法,其仿真计算结果与实验结果相比较验证了这种建模及仿真方法的有效性。其次,针对SR电机的转矩脉动问题,设计了一种SR电机高性能转矩控制方案:将自适应模糊神经网络用于SR电动机静态转矩逆模型的建立,建模完成后,根据转矩分配函数对各相转矩进行分配,然后利用模糊神经网络实时优化出期望转矩所需要的相电流波形。仿真结果表明,基于ANFIS的SR电机转矩逆模型控制策略,能够有效的控制SR电机相转矩按期望相转矩变化,从而实现SR电机低转矩脉动控制。接着,利用ANSYS二次开发语言APDL和UIDL,开发了一套SR电机电磁场分析系统,该系统可以方便的求取SR电机各个位置的静态磁场分布及磁化曲线和转矩特性曲线,从输入电机参数到输出分析结果都具有良好的中文界面。通过所研制样机的有限元分析磁链结果与实测磁链结果进行对比,验证了该分析系统的有效性。最后,对SR电机的各种损耗进行了计算,其中着重探讨了傅立叶级数分解方法与有限元法应用于SR电机铁心非正弦磁通的铁耗计算。在计算获得SR电机各种损耗的基础上,将这些损耗作为电机的发热热源,并讨论了SR电机温度场计算中的导热系数以及换热系数的确定,利用ANSYS软件开发了一套SR电机温度场分析系统,该系统便于在电机设计阶段了解电机稳态运行时各部分的温升情况。

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ANSYS 电磁场 建模及仿真 开关磁阻电机 铁心损耗 温度场 转矩控制

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  • [ 1 ] 西安交通大学电气工程学院

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Degree: 哲学硕士

Mentor: 鱼振民

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Year: 2005

Language: Chinese

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