电动车用小功率开关磁阻电机及系统的设计与分析

论文摘要

开关磁阻电机是随着电力电子技术和控制技术的发展而诞生的一种特种电机,并以其结构简单、坚固、成本低廉、起动转矩大、效率高等优点,在许多领域得到了广泛的应用。本论文首先系统介绍了开关磁阻电机系统的拓扑结构、工作原理、运行特点,计算了电机的性能,应用MATLAB语言编写了开关磁阻电机的设计程序；根据开关磁阻电机的工作原理和特点,应用MATLAB建立线性、非线性仿真模型,并且应用仿真模型仿真了电机的运行情况。Ansoft软件是电机设计分析的常用软件之一,本文利用该软件中的Rmxprt软件进行电机的电磁设计,得到样机的稳态参数和性能,设计计算完成后,生成二维模型,在Maxwell软件中对模型进行动态和静态分析,得到电机的磁场分布情况和各种特性曲线,以验证电机设计的合理性。分析了电机转矩随转子位置、绕组电流的变化情况等；绘制出了开关磁阻电机的非线性磁化曲线族,应用时步有限元法验证了电机的运行性能。在SRM计算、仿真结果以及有限元验证的基础上,设计制作了一台样机和相应配套的控制器。最后对样机的各项性能指标进行测试分析,验证了电机整个设计过程的正确性,以及控制器的简单、可靠、实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及选题意义
• 1.1.1 SRD的优点
• 1.1.2 需要解决的问题
• 1.1.3 SRM用于电动车的优点
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第二章 SRM的基本结构与工作原理
• 2.1 引言
• 2.2 开关磁阻电机基本结构及原理
• 2.2.1 基本结构
• 2.2.2 SRM的工作原理
• 2.2.3 SRM的基本方程
• 2.3 SRD系统
• 2.3.1 SRD系统的组成
• 2.3.2 SRD系统的工作过程
• 2.3.3 SRD控制方式
• 2.4 本章小结
• 第三章 SRM稳态特性的MATLAB仿真
• 3.1 引言
• 3.2.SRM的线性模型
• 3.2.1 基本方程
• 3.2.2 MATLAB/SIMULINK仿真
• 3.3 SRM准线性模型
• 3.4 SRM的非线性模型
• 3.4.1 四个特殊位置磁化曲线的模化
• 3.4.2 ψ/θ/i形式磁化曲线的模化
• 3.4.3 仿真模型的建立
• 3.4.4 仿真结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 SRM的时步有限元分析
• 4.1 引言
• 4.1.1 有限元方法概述
• 4.1.2 ANSOFT MAXWELL 2D/3D软件简介
• 4.1.3 SRM的有限元分析
• 4.2 用ANSOFT/RMXPRT建立静态模型
• 4.3 SRM的MAXWELL 2D建模
• 4.3.1 MAXWELL 2D/3D软件的建模步骤
• 4.3.2 SRM不同控制方式对比
• 4.3.3 不同开通角,关断角对电流波形的影响
• 4.3.4 SRM起动特性
• 4.4 本章小结
• 第五章 控制系统设计
• 5.1 硬件电路设计
• 5.2 软件设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 实验结果及分析
• 6.1 实验装置简介
• 1) SRM
• 2) 示波器
• 6.2 实验结果
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表