• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      矢量控制的雙繞組磁阻電機電磁特性分析

      2017-06-13 09:02:26宋桂英趙曉明劉笑笑
      微特電機 2017年6期
      關(guān)鍵詞:電樞磁阻磁鏈

      宋桂英,趙曉明,魯 兵,劉笑笑

      (河北工業(yè)大學(xué),天津300130))

      0 引 言

      開關(guān)磁阻電機是隨著功率電子學(xué)和微電子學(xué)的飛速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型調(diào)速電機,由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、魯棒性好、高轉(zhuǎn)矩密度等眾多優(yōu)點,從20世紀(jì)90年代以來,已被越來越多地應(yīng)用于電動車輛、礦山、油田、紡織機械等工業(yè)部門的驅(qū)動系統(tǒng)[1-3]。由于具有較好的高速(超高速)性能和較強的容錯能力,使其在航空航天、高速離心機等環(huán)境惡劣且安全性要求很高的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而相比于其它傳統(tǒng)電機,其高轉(zhuǎn)矩波動以及振動噪聲的問題也尤為突出,其應(yīng)用場合受到了限制[4-5]。

      為了減少磁阻電機的振動和噪聲,國內(nèi)外研究人員主要從優(yōu)化電機的幾何結(jié)構(gòu)以及控制繞組電流波形等方面進行了大量研究[6-8]。然而無論是優(yōu)化電機幾何尺寸還是控制電流波形,這些方法都是被動地減少磁阻電機的轉(zhuǎn)矩波動和噪聲,并沒有從根本上解決其由于凸極結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的脈動電磁轉(zhuǎn)矩和噪聲的問題。

      近年來,文獻[9-10]提出磁阻電機定子采用雙繞組的改進方案:電機定子采用兩套繞組即電樞繞組和勵磁繞組,電樞繞組采用正弦雙極電流供電,勵磁繞組直流供電。文獻[11]對雙繞組磁阻電機的電磁振動和噪聲進行了分析。本文采用矢量控制實現(xiàn)雙繞組電機電樞電流的正弦控制,同時對其轉(zhuǎn)矩波動進行了分析研究。與傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機相比,該新型繞組電機在轉(zhuǎn)矩輸出和波動控制方面也具有明顯的優(yōu)勢。

      1 雙繞組磁阻電機的構(gòu)

      雙繞組磁阻電機定子和轉(zhuǎn)子都是雙凸極結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子上無任何繞組,是一種非永磁雙凸極電機。該電機采用集中繞組作為電樞繞組,纏繞在每個定子磁極上,直流勵磁繞組與電樞繞組同時嵌在定子槽內(nèi)。文獻[10]的雙饋雙凸極電機盡管也是采用雙繞組,但是其只是在2個相對的定子槽內(nèi)嵌放了直流勵磁繞組,使得各相的磁通路徑不相同,導(dǎo)致各相繞組的磁勢和磁鏈不對稱,從而引起高齒槽轉(zhuǎn)矩波動和轉(zhuǎn)矩波動,并引起高振動和噪聲。本文提出的雙繞組電機將直流繞組嵌放在每一個定子槽內(nèi),線性調(diào)節(jié)氣隙磁通密度,改善了電機的磁鏈,進而使得其轉(zhuǎn)矩波動和噪聲降低。圖1為該電機的結(jié)構(gòu)圖和二維模型圖。

      圖1 電機的結(jié)構(gòu)和模型圖

      2 雙繞組磁阻電機的控制

      雙繞組磁阻電機的主電路拓?fù)淙鐖D2所示,電樞繞組采用三相全橋逆變電路供電,三角形連接,勵磁繞組直流勵磁。

      圖2 雙繞組磁阻電機的主電路圖

      雙繞組磁阻電機控制系統(tǒng)采用空間矢量脈寬調(diào)制(以下簡稱SVPWM)技術(shù)。SVPWM技術(shù)通常采用固定采樣頻率,從而產(chǎn)生一個相對集中的頻譜。此外,它有著較低的開關(guān)損耗,易于在數(shù)字處理器中實現(xiàn)。這些優(yōu)點使SVPWM技術(shù)廣泛用于永磁同步電機和感應(yīng)電動機[12]中。圖3給出了Id=0時,雙繞組磁阻電機的矢量控制系統(tǒng)框圖。

      圖3 Id=0雙繞組磁阻電機的矢量控制框圖

      通過位置傳感器檢測出電機的轉(zhuǎn)子位置,計算得到電機實際轉(zhuǎn)速ω,將電機實際轉(zhuǎn)速ω與轉(zhuǎn)速給定值ω*做比較,經(jīng)速度調(diào)節(jié)器輸出給定值,電流傳感器檢測的定子三相電流iA,iB,iC經(jīng)坐標(biāo)變換成d,q軸電流 id,iq,分別與給定值比較(=換及脈寬調(diào)制得到逆變器驅(qū)動信號驅(qū)動逆變器控制雙繞組磁阻電機運行。

      3 雙繞組磁阻電機的電磁特性

      為了分析雙繞組電機的電磁特性,有限元法對電機的電流、磁鏈和轉(zhuǎn)矩進行了仿真分析。實驗所用電機額定電壓48 V,功率70 W,表1給出了電機的主要參數(shù)。

      表1 雙繞組磁阻電機的基本參數(shù)

      3. 1 繞組電流

      圖4給出的是雙繞組電機和傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機在一個電周期內(nèi)的電流波形對比圖,圖4(a)是雙繞組磁阻電機相電流波形,圖4(b)為開關(guān)磁阻電機的相電流波形。雙繞組磁阻電機由正弦雙極性電流勵磁,采用矢量控制,電流波形更趨近于正弦,換相時,相電流變化平穩(wěn)。

      圖4 雙繞組磁阻電機與開關(guān)磁阻電機電流波形對比圖

      3. 2 磁鏈

      圖5為雙繞組磁阻電機和開關(guān)磁阻電機的磁鏈波形。雙繞組磁阻電機由于磁路對稱的且磁通路徑短,因此,三相磁鏈對稱;開關(guān)磁阻電機是單極性供電,磁鏈只存在正向,波形近似于三角形,因此諧波比重較大。圖6的諧波分布圖表明,雙繞組磁阻電機磁鏈的第8至第8階諧波分量比開關(guān)磁阻電機明顯減少。

      圖5 雙繞組磁阻電機與開關(guān)磁阻電機電流波形對比圖

      圖6 雙繞組磁阻電機與開關(guān)磁阻電機磁鏈諧波對比圖

      3. 3 轉(zhuǎn)矩

      基于能量轉(zhuǎn)換的原理,雙繞組磁阻電機每相(以A相為例)的電磁轉(zhuǎn)矩由磁共能來計算如下:

      式中:為電樞電流ia和勵磁電流if所產(chǎn)生的磁鏈;La為A相自感。

      式(1)計算的是瞬時電磁轉(zhuǎn)矩,可知轉(zhuǎn)矩與電流和磁鏈密切相關(guān)。圖7為在電流有效值相同(I=3 A)時雙繞組磁阻電機與開關(guān)磁阻電機瞬時電磁轉(zhuǎn)矩波形對比圖,雙繞組磁阻電機的轉(zhuǎn)矩波動明顯減小。雙繞組磁阻電機由三相雙極性橋式逆變電路供電,全周期出力,輸出轉(zhuǎn)矩高,圖8給出了2種電機的平均轉(zhuǎn)矩的對比圖。

      圖7 雙繞組磁阻電機與開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)矩波形對比圖

      圖8 雙繞組磁阻電機與開關(guān)磁阻電機平均轉(zhuǎn)矩對比圖

      4 結(jié) 語

      雙繞組磁阻電機定子采用電樞繞組和勵磁繞組2套繞組。仿真實驗表明:同傳統(tǒng)開關(guān)磁阻電機相比,電樞繞組由正弦雙極性電流供電使得繞組電流變化平穩(wěn),不僅使得轉(zhuǎn)矩波動得到改善,也有利于減小電機的轉(zhuǎn)速波動和噪聲;同時雙極性電流全周期出力,提高了電機的輸出轉(zhuǎn)矩。

      [1] 吳建華.開關(guān)磁阻電機設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000.

      [2] 劉迪吉.開關(guān)磁阻調(diào)速電機[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994.

      [3] 吳紅星,嵇恒,倪天,等.新型開關(guān)磁阻電機發(fā)展綜述[J].微電機,2011,44(1):78 -83.

      [4] 王宏華.開關(guān)磁阻電動機調(diào)速控制技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,1999.

      [5] 張慧英,汪旭東,高彩霞.減小開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動、噪聲和振動方法研究綜述[J].微電機,2009,42(8):65 -68.

      [6] CAI W,PILLAY P,TANG Z,et al.Low - vibration design of switched reluctance motors for automotive application using modal analysis[J].IEEE Transaction on Industry Applications,2003,39(4):971-977.

      [7] POLLOCK C,WU C Y.Acoustic noise cancellation techniques for switched reluctance drives[J].IEEE Transaction on Industry Applications,1997,33(2):477 -484.

      [8] CHAI J Y,LIAW C M.Reduction of speed ripple and vibration for switched reluctance motor drive via intelligent current profiling[J].IET Electric Power Applications,2010,4(5):380 -396.

      [9] LIU X,ZHU Z Q,HASEGAWA M,et al.Performance comparison between unipolar and bipolar excitations in switched reluctance machine with sinusoidal and rectangular waveforms[C]//Energy Conversion Congress and Exposition.IEEE,2011:1590 -1595.

      [10] LIU X,ZHU Z Q.Comparative study of novel variable flux reluctance machines with doubly fed doubly salient machines[J].IEEE Transaction on Magnetics,2013,49(7):3838 -3841.

      [11] LIU X,ZHU Z Q,HASEGAWA M,et al.Vibration and noise in novel variable flux reluctance machine with DC-field coil in stator[C]//International Power Electronics and Motion Control Conference,2012:1100 -1107.

      [12] JANG D,YOON D.Space-vector PWM technique for twophase inverter- fed two phase induction motors[J].IEEE Transaction on Industry Applications,2003,39(2):542-549.

      猜你喜歡
      電樞磁阻磁鏈
      四軌電磁發(fā)射器電樞-軌道初始接觸特性研究*
      永磁磁阻電動機的研究
      防爆電機(2021年4期)2021-07-28 07:42:46
      雙層電樞結(jié)構(gòu)設(shè)計及其電磁力和電流密度分布*
      電樞裝配后接觸壓力不均勻特性研究*
      巨磁阻電渦流傳感器設(shè)計
      一種弱磁擴速下的異步電機磁鏈觀測和速度辨識
      一種基于簡化MRAS無速度傳感器的永磁電機EKF磁鏈辨識
      四相開關(guān)磁阻電機的四電平DITC調(diào)速系統(tǒng)
      基于虛擬磁鏈的STATCOM直接功率控制研究
      基于虛擬磁鏈的APF準(zhǔn)諧振控制研究
      宽城| 成武县| 甘南县| 抚顺县| 凤凰县| 乐昌市| 郴州市| 邛崃市| 陵水| 楚雄市| 蒲江县| 道孚县| 六盘水市| 北辰区| 蓬安县| 谢通门县| 温泉县| 临武县| 黔西县| 吴桥县| 苍山县| 靖远县| 九龙坡区| 顺义区| 秭归县| 蕲春县| 遂昌县| 二连浩特市| 应用必备| 鹤岗市| 贵定县| 万宁市| 哈密市| 定陶县| 双峰县| 墨江| 乌拉特前旗| 上高县| 乌拉特后旗| 察哈| 贵港市|