Matlab开关磁阻电机控制原理与仿真研究(2)

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3.2.1控制器模块..16

3.2.2功率变化器模块.16

3.2.3位置检测器模块.17

第4章开关磁阻电机仿真与分析..18

4.1开关磁阻电机运行过程中电感的求解.18

4.2不同开关角时的调速系统仿真分析19

4.3不同电压时的调速系统仿真分析..21

4.4分段式PI调节系统减小转速脉动与静差.22

结论25

致谢26

参考文献..27

第1章绪论 1.1 开关磁阻电机概况与研究方向 19 世纪 40 年代,最早的磁阻式电动机问世，在当时被称为“电磁制动机”。1842 年，英国的两位科学家用电磁铁制造了由蓄电池供电的电动车，其原理和现在的开关磁阻电机十分相似。但是由于在当时的环境下，实验条件有限，使用的是机械开关，导致该电机的运行特性并不是很好，而且能量转换效率也非常低，所以在其后的 100 多年间直到功率开关器件问世前，该电机都没有被重视[1]。一直到20 世纪中叶，开关磁阻电机才随电力电子器件的使用迎来真正发展。 1980 年，英国学者 Lawrenson及其同事在ICEM 会议上系统地介绍了通过晶闸管实现可变速驱动系统，阐述了 SRM的原理及其设计特点，从而在国际上奠定了现代开关磁阻电机的地位[2]。目前，开关磁阻电机在国外很受欢迎，产品已经广泛的运用于多个领域。电机的功率分布范围比较广，从10W可达5MW。另外，转速高达100000r/min 电机已被研制出[3]。除英国外，美国、德国、加拿大等国在开关磁阻电机的开发研究方面都已取得很大的进展。国内方面，从上世纪 80 年代开始，许多单位陆续开展了对磁阻电机的研究工作，如华中科技大学、南京航空航天大学、东南大学、福州大学等[4]。与此同时，我国的中小型电机“八五”科研规划项目将开关磁阻电机划入范围中[5]。通过借鉴国外的经验，明白到开关磁阻电机的重要性，我国在其研发上投入了非常大的精力，尤其在开关磁阻电机的仿真控制、设计理论等方面加大了研发力度。截止今日，开关磁阻电机的研究在国内外取得的成就已十分显著，SRM 系列产品已广泛应用于高转速电机、电动车驱动系统、牵引电机、家用电器等领域。但作为一种新型调速系统，开关磁阻电机的研究历史并不是很长，而且其技术涉及的领域比较广，再加上其复杂的非线性特点，给研究增加了一定的难度[6]。目前仍有许多需要优化的地方，仍存在大量的工作要做[7]：（1）进一步优化开关磁阻电机的设计理论，寻求一套高效率、适用于工程设计要求的设计方法。（2）研究减小转矩脉动及噪声的方法，提高电机的功率因数。（3）进一步改善开关磁阻电机静态及动态性能。（4）加强对无位置传感器方案研究，简化系统结构。（5）加强对电机运行过程中各种损耗理论的研究。1.2 开关磁阻电机优缺点 1.2.1 开关磁阻电机的优点经过理论研究与实践证明，开关磁阻电机具有诸多优点[8]：（1）电机结构简单，坚固耐用，成本低廉，适用于高速运行的场合。（2）转子无永磁体，可允许有较高的温升，更适用于实际生产。（3）转矩方向与电流方向无关，与通电顺序有关，可简化功率变换器的结构。（4）各相独立工作，系统可靠性比其他电机高。（5）功率电路简单可靠。
1.2.2 开关磁阻电机的缺点开关磁阻电机自身同样也存在着一些不足和缺点，有如下几个方面：（1）开关磁阻电机是磁阻式电机，在能量转换密度上没有电磁式电机高[9]。（2）由于非线性的结构，电机运行时转矩脉动和噪声比较大[10]。（3）因为各相独立，所以随着电机相数增多，主接线数会增多。（4）系统在运行时需要转子位置的信号，但引入位置传感器会增加整个系统的复杂程度，同样也会增加成本。