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电励磁双凸极电动机驱动系统研究

作　者: 刘星
导　师: 陈志辉
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 电励磁双凸极电动机 提前角控制 三相六拍 闭环调速系统 转矩脉动 有限元仿真 CPLD
分类号: TM359.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


电励磁双凸极电机（WFDSM）具有开关磁阻电机结构简单、可靠性高等优点，又由于其励磁可调，控制灵活，功率密度高，成为一种应用前景看好的新型电机。本文主要研究电励磁双凸极电动机驱动系统分别在标准角、提前角和三相六拍控制方式下的电机工作性能，并通过采用转速闭环调节的方法实现了电动机的调速控制，还简要分析了不同的控制策略对电动机工作效率的影响，为电励磁双凸极电动机的理论研究和实践应用奠定了基础。本文首先讨论了电励磁双凸极电机的基本结构和工作原理，并分别研究了电励磁双凸极电动机驱动系统在传统标准角和提前角控制方式下的电路导通模态，分析了不同控制策略下的电机转矩特性。在此基础上提出了一种三相六拍控制策略，以提高电机输出转矩和功率、抑制电机转矩脉动。针对12/8极结构的电励磁双凸极电动机，本文通过Ansoft Maxwell2D建立了其驱动系统的有限元仿真模型，分别在标准角、提前角、三相六拍三种控制策略下，选取不同的提前角度和，对系统进行了仿真分析。仿真验证了三相六拍控制方法可显著抑制电机转矩脉动、提高电机输出转矩，其提前角度值的选取与电机负载大小有关。搭建了电励磁双凸极电动机驱动系统，对电机在不同角度控制下的空载和负载运行特性、转速闭环调节特性进行了实验研究。实验结果验证了上述理论分析和有限元仿真的正确性，表明电励磁双凸极电机具有重要的应用和研究价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 绪论  13-18
  1.1 引言  13
  1.2 双凸极电机的发展与研究现状  13-16
  1.3 转矩脉动抑制技术的研究  16-17
  1.4 本文的研究内容  17-18
第二章 电励磁双凸极电动机驱动系统  18-30
  2.1 引言  18
  2.2 电励磁双凸极电动机的基本结构  18-19
  2.3 电励磁双凸极电动机的数学模型及工作原理  19-21
    2.3.1 数学模型  19-20
    2.3.2 工作原理  20-21
  2.4 电励磁双凸极电动机的控制策略  21-29
    2.4.1 标准角控制  23-26
    2.4.2 提前角控制  26-27
    2.4.3 三相六拍控制  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 基于 ANSOFT 的电励磁双凸极电动机驱动系统建模与仿真  30-44
  3.1 引言  30
  3.2 电励磁双凸极电动机驱动系统的建模  30-33
    3.2.1 电机本体模块  30-32
    3.2.2 功率驱动模块  32
    3.2.3 控制模块  32-33
  3.3 电励磁双凸极电动机驱动系统的仿真  33-40
    3.3.1 标准角控制  34-35
    3.3.2 提前角控制  35-38
    3.3.3 三相六拍控制  38-40
  3.4 电励磁双凸极电动机转矩脉动的分析  40-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章 电励磁双凸极电动机驱动系统的设计  44-66
  4.1 引言  44
  4.2 电励磁双凸极电动机驱动系统的硬件设计  44-47
    4.2.1 主功率电路及其驱动电路  45
    4.2.2 主控单元  45
    4.2.3 转子位置信号的检测与处理  45-46
    4.2.4 信号倍频电路  46-47
    4.2.5 保护电路  47
  4.3 电励磁双凸极电动机驱动系统的软件设计  47-53
    4.3.1 转子位置信号修正  48-49
    4.3.2 标准角控制  49
    4.3.3 提前角控制  49-51
    4.3.4 三相六拍控制  51-52
    4.3.5 转速闭环控制  52-53
  4.4 实验结果分析  53-63
    4.4.1 标准角控制  55-57
    4.4.2 提前角控制  57-59
    4.4.3 三相六拍控制  59-61
    4.4.4 转速闭环控制  61-63
  4.5 不同的控制策略对电机效率的影响  63-65
  4.6 本章小结  65-66
第五章 总结与展望  66-68
  5.1 工作总结  66
  5.2 后续研究展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
在学期间的研究成果及发表的学术论文  73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 其他
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