抑制开关磁阻电机振动和噪声方法的研究

抑制开关磁阻电机振动和噪声方法的研究

论文摘要

开关磁阻电机(简称SR电机)是一种新型的机电一体化装置,目前广泛地应用在航空、汽车、纺织、矿业等领域。但是SR电机固有的供电工作方式,使得电机的振动和噪声问题比较突出,在一定程度上限制了开关磁阻电机的发展领域。本文以如何抑制SR电机振动和噪声为主题展开分析与研究。因为SR电机的结构形式与振动和噪声的大小有着十分密切的关系,本文从噪声辐射和振动幅值角度探讨了如何确定低噪声SR电机主要尺寸,研究了相绕组连接方式和极数对振动和噪声的影响,并对SR样机进行了预设计。径向力引起的定子径向振动是SR电机噪声的主要根源,因此径向力的分析成为了研究SR电机振动和噪声的基础。本文利用磁通管法推导出径向力和转矩的解析表达式,定性分析径向力与电机结构参数之间的关系。根据虚位移原理,推导出基于矢量磁势的电磁力计算公式,利用Ansoft电磁有限元分析软件对样机的磁密、电感、转矩等进行分析。本文利用MATLAB建立SR电机的非线性模型,对SR电机进行动态性能仿真。提出了利用直接转矩控制SR电机的方案,对转矩、磁链等进行了动态仿真,此仿真波形与电流斩波控制方式下的波形相比较,证明直接转矩控制能有效地抑制SR电机的振动和噪声。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 本课题研究目的及意义
  • 1.2 SR 电机减振降噪研究现状
  • 1.3 SR 电机控制策略研究现状
  • 1.4 本文的主要内容及章节安排
  • 第二章 SR 电机的理论
  • 2.1 SR 电机的基本理论
  • 2.1.1 SR 电机的工作原理
  • 2.1.2 SR 电机的特点
  • 2.2 SR 电机的基本方程
  • 2.3 SR 电机的数学模型
  • 2.3.1 SR 电机的线性模型
  • 2.3.2 SR 电机的准线性模型
  • 2.3.3 SR 电机的非线性模型
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 电机结构形式对振动和噪声的影响
  • 3.1 电磁噪声
  • 3.1.1 结构尺寸的影响
  • 3.1.2 极数的影响
  • 3.1.3 相绕组连接方式的影响
  • 3.2 机械噪声
  • 3.2.1 机械不平衡噪声
  • 3.2.2 轴承噪声
  • 3.2.3 结构振动引起的噪声
  • 3.2.4 减小机械噪声的方法
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 SR 电机转矩和径向力的分析
  • 4.1 SR 电机径向力解析
  • 4.2 SR 电机的预设计
  • 4.3 磁场分析
  • 4.3.1 磁场分析的数学模型
  • 4.3.2 磁场分析的结果
  • 4.4 转矩和径向力的数值计算
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 直接转矩控制抑制SR 电机振动和噪声的分析
  • 5.1 SR 电机直接转矩控制分析
  • 5.1.1 SR 电机直接转矩控制的基础理论
  • 5.1.2 SR 电机功率变换器开关状态分析
  • 5.1.3 SR 电机空间电压矢量分析
  • 5.2 SR 电机直接转矩控制系统的 Matlab 仿真实现
  • 5.2.1 SR 电机直接转矩控制结构分析
  • 5.2.2 仿真结果分析
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 附录 Y 型异步电机部分尺寸
  • 攻读学位期间主要的研究成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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