基于Rmxprt与Maxwell2D的开关磁阻电机特性仿真

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基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计

1基于磁路法rmxprt的优选方案在电机设计的初期电机的几何尺寸绕组匝数和永磁体宽度等参数是无法准确给出的需要经过反复计算多方案对比后才能将其主要尺寸定下这就需要电机计算中对应于电机的参数分析和优化计算
理论与设计
基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计
殷进省江赛标王文博
广东工业大学（510006）
参考文献 1 唐任远．现代永磁电机理论与设计[M]．北京：机械工业出版社，
1997． 2 李金，王步来，王桂利，吴明芹。永磁同步电动机电磁场的有限
元分析[J]．电机技术，2009（2）：1～3． 3 王步来．高效节能永磁同步电动机的设计研究[J ]．电机技术，
2006（2）：3～5．（收稿日期：2 011- 01-19）
作者简介：殷进省，男，19 8 3 年生，河南濮阳人，硕士研究生，研究方向永磁同步电动机设计与优化。
2011 年第 4 期 7
根据设置，计算机将自动对200个电机方案进行距和永磁体厚度作为优化变量，初始值变化范
计算，从中选择性能较好的方案。
围：
通过观察计算结果，选择每槽导体数为16，
0.6≤Pole Embrace≤0.9
铁心长度为 8 6 的计算方案为最佳方案。在该方
6.5≤Magnet Thickness≤9.5
Optimization Design of Permanent Magnet Synchronous Motor Based on RMXPRT/MAXWELL Yin Jinsheng Jiang Saibiao Wang Wenbo Guangdong University of Technology

maxwell 电磁仿真 rmxport 参数定义

题目：Maxwell电磁仿真RMXprt参数定义随着科技的不断进步，电磁仿真技术在工程设计和研发中发挥着越来越重要的作用。

Maxwell电磁仿真软件是一款功能强大的电磁场分析工具，能够帮助工程师们快速准确地进行电磁场仿真分析。

在Maxwell软件中，RMXprt是其中一个重要的参数定义工具，它能够帮助工程师定义和分析电磁仿真中的参数，从而为设计和研发工作提供重要的支持。

本文将对Maxwell电磁仿真RMXprt参数定义进行详细介绍，希望能够帮助读者更好地了解和掌握这一工具。

一、RMXprt参数定义的基本概念1.1 RMXprt的作用RMXprt是Maxwell电磁仿真软件中的一个重要工具，它主要用于定义和分析电磁仿真中的参数。

在电磁场分析中，各种参数的定义和分析是十分重要的，它们直接影响着电磁场的分布和特性。

通过RMXprt工具对参数进行准确的定义和分析，可以有效地帮助工程师们进行电磁场仿真分析，为设计和研发工作提供重要的支持。

1.2 RMXprt参数定义的基本原理RMXprt工具的参数定义是建立在Maxwell电磁场理论基础之上的，它通过对电磁场的特性进行分析和计算，从而确定各种参数的定义。

在进行参数定义时，工程师们可以根据实际需求，对各种参数进行灵活的设置和调整，以满足不同应用场景的需求。

熟练掌握RMXprt工具的参数定义原理，对于工程师们进行电磁场仿真分析具有重要的意义。

二、RMXprt参数定义的具体操作步骤2.1 打开RMXprt工具工程师们需要打开Maxwell电磁仿真软件，并选择RMXprt工具进行参数定义。

在打开RMXprt工具之后，工程师们可以看到一个界面，界面中包含了各种参数定义的选项和设置。

2.2 选择参数定义的类型在打开RMXprt工具之后，工程师们需要根据实际需求选择参数定义的类型。

Maxwell软件提供了多种参数定义的类型，包括线圈定义、磁路定义、绕组定义等。

工程师们可以根据实际需求选择相应的参数定义类型，并进行后续的操作。

基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模研究

Reference speed
Speed controller io*
PI controller
Current co n tro l l e r
speed
p o si ti o n
Current controller
Angle sel e cti on Angle selection
i a,i b,i c
1 SRM 的数学模型
6/4 三相 SRM 是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，绕组电流的非正弦与铁心磁通密度的高饱和是 SRM 运行的两大特点[7]。为了便于分析，假定：
·1016·
系统仿真学报
Vol. 17 No. 4 Apr. 2005
(1) 三相绕组对称，每相的两个线圈作正向串联，忽略
效性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。
关键词：开关磁阻电机 (SRM)；仿真建模；Matlab；角位置控制 (APC)；电流斩波控制 (CCC)
文章编号：1004-731X (2005) 04-1015-07
中图分类号：TM352
文献标识码：A
Study on Modeling and Simulation of Switched Reluctance Motor Control System Based on Matlab
2.2 速度控制模块
为实现 SRM 性能的快速预测与优化设计，本文在分析 SRM 数学模型的基础上，借助于 Matlab 强大的仿真建模能力，利用 Simulink 中内含的功能元件，提出了一种基于 Matlab/Simulink 建立 SRM 控制系统仿真模型的新方法，有效克服了现有 SRM 建模方法存在的不足。其基本思想是：将 SRM 电机控制系统的功能单元模块化，在 Matlab/Simulink 中建立独立的功能模块：SRM 本体模块、速度控制模块、电流控制模块、转角选择模块、参数计算模块等，将这些功能模块进行有机整合，即可搭建出 SRM 控制系统整体设计的仿真模型。其中，速度环中采用 PI 控制，电流环中将角位置控制（ APC ）与电流斩波控制（CCC）相结合，以保证电机高速、低速运行时都有理想的控制性能。该方法思路清晰，实现便捷，效果理想，仿真结果证明了该种建模方法的快速性和有效性。

永磁电机由磁路计算到瞬态场的仿真步骤

ANSOFT RMxprt自动创建PM BLDC电机Maxwell2D的仿真步骤一、通过RM创建模型，打开模型图界面，在界面上点击右键--------选定Assign Excitation-------选定Set Core Loss...二、在Set Core Loss点击左键进入以下界面在Stator和Rotor后面的Core Loss Setting栏复选框点击出现如上图所示√，注意如果是系统定义的软磁材料后面的Defined in Material栏下的小方框里会出现√这表示在定义材料特性时，已经将铁耗计算相关的系数已经定义，可以用于铁耗计算。

三、添加一个求解设置点击选中项目结构树种中的Analysis下的Setup1，点击右键弹出如左图对话框，点击Properties弹出右图求解器对话框在对话框General选项下设置求解器的停止时间Stop time通常为电机转过720º电角度（2个电角度周期）所需的时间，如果后处理电流或者转矩的瞬态波形还处于收敛状态，说明需要增加求解时间，可以设置为2.5个电角度周期。

瞬态场计算时间步长Time step一般而言越小越好，但过小会延长求解器计算时间，通常按设定的速度转动1º所需要的时间来设置。

接下来设置下图来保存系统需要保存的从开始到停止的中间计算时刻点的模型在这里，默认的设置为保存三个点的求解模型和相应的计算结果数据，可以修改起点Start、停止点Stop和时间步长Step数据获得更多的时刻点数据，然后点击Add to list增加到计算时刻点列表里，如下图所示上图设定时间步长为0.001，也就是保存包括0时刻的11个时刻点的数据，这样我们能在在后面观察到0时刻的位置，观察磁钢轴线（D轴）和电机A相轴线的位置关系（在《ANSOFT仿真中的初始位置和编码器零点分析》中会详细讨论。

三、按照下图所示在Analysis处Setup1处点击右键弹出如下对话框，选中Analysis点击开始计算四、按下图所示在Results处点击右键弹出如下对话框依次如图选中Create Transient Report-------Rectangular Plot点击左键进入到第五步五、经过第四步骤操作将弹出下面的对话框，在图中Gategory选中Loss,然后选中Coreloss,选中项背景框如图变蓝，然后点击图中的New Report,这样就能在ANSOFT Results中添加XY Plot 1显示结果。

基于Rmxprt与Maxwell2D的开关磁阻电机特性仿真

基于Rmxprt与Maxwell2D的开关磁阻电机特性仿真江华
【期刊名称】《防爆电机》
【年(卷),期】2014(049)006
【摘要】在Ansoft机电系统Rmxprt模块中建立了SRM的二维模型,且在Rmxprt中仿真,得到了开关磁阻电机的相电流、转矩、功率、效率等特性曲线,得出了电机在额定转速下效率最高输出功率却不是最大的结论;并将其导入Maxwell2D中,在XY平面中,对模型分组、材料设置、边界及激励源设置等相关设置后,做了进一步的基于瞬态场的有限元分析,得到了电机在不同时刻的磁力线、磁通密度、磁密矢量等信息;最后通过对比两个仿真结果,再次验证了此建模仿真方法的正确,这为SRM的分析与控制提供了有效的理论依据.
【总页数】5页(P24-28)
【作者】江华
【作者单位】西安科技大学电气与控制工程学院,陕西西安710054
【正文语种】中文
【中图分类】TM301.2;TM352
【相关文献】
1.基于Ansoft Maxwell2D的永磁机构的仿真研究 [J], 陈加明;
2.基于Matlab/Simulink和Ansoft/Rmxprt的开关磁阻电机系统控制仿真研究[J], 赵影;刘娅如
3.基于RMxprt和Maxwell2D对阀门电动装置电磁分析 [J], 童法松
4.基于Maxwell2D的开关磁阻电机特性仿真研究 [J], 邱银;郝润科;赵龙;王磊;祖军
5.基于Maxwell2D的开关磁阻电机特性仿真 [J], 邱银;郝润科;赵龙;王磊
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基于MATLAB的开关磁阻电动机非线性动态模型仿真_陈新

基于M A T LAB 的开关磁阻电动机非线性动态模型仿真浙江大学　陈新　郑洪涛　蒋静坪摘要:文章基于开关磁阻电动机磁化特性提出了一种新型S RM 非线性动态模型。

根据这种S RM 非线性动态模型,在M atlab /Simulink 环境下对SRM 、功率变换器及其控制系统进行了建模和仿真,仿真结果如实地反映了SRM 的实际工作状况。

关键词:开关磁阻电动机(S RM )　仿真　M atlab/Sim ulinkNon -linear Dynamic Modeling of SRM Based on MatlabChen Xin Zheng Hongtao Jiang JingpingAbstract :T his paper presents a sim ple developed nonlinear dynamic model for a sw itched relu ctan ce motor based on its m agn etic characteris tics.According to the SRM nonlinear dyn amic model,th e complete m odel of SRM drive sys tem w hich includes the motor ,the converter and the associated control system h as been develop ed in th e M atlab /Simulink envir on ment .T he s imulation resu lts really report w ork status of SRM .Keywords :s w itched reluctance motor(SRM )　sim ulation M atlab/S imulin k1　引言开关磁阻电动机调速系统(SRD )融开关磁阻电动机与现代电力电子技术、控制技术为一体,兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的优点。

基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法

基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法开关磁阻,论文,DSP,控制第18卷第2期浙江万里学院学报Vol.18No.2纪志成，薛花（江南大学控制科学与工程研究中心电气自动化研究所，江苏无锡214122）摘要：在分析开关磁阻电机（SRM）数学模型的基础上，利用C语言编写S-函数，提出了SRM控制系统仿真建模的新方法.在Matlab/Simulink中，构造CME某S-函数的三类简化结构，建立独立的功能模块，如电机本体模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等，通过功能模块的有机整合，搭建SRM控制系统快速高效的仿真模型.系统采用双闭环控制：速度环采用PI控制，电流环采用角位置控制（APC）与电流斩波控制（CCC）相结合的方法，保证了SRM在低速或高速运行时都可获得满意的性能.仿真结果证明了采用CME某S-函数方式仿真建模的快速性和有效性.关键词：CME某S-函数；开关磁阻电机（SRM）；仿真建模；快速性作者简介：纪志成，江南大学控制科学与工程研究中心电气自动化研究所教授，博士，博士生导师；薛花，江南大学控制科学与工程研究中心博士研究生。

1引言因其结构简单、可靠性高、性能优良、输出转矩大等特点，开关磁阻电机（SRM）应用广泛[1]，且随着SRM应用领域的不断拓宽，对电机控制系统设计要求越来越高，既要考虑成本低廉、控制算法合理，又需兼顾控制性能好、开发周期短.如何建立有效的SRM控制系统的仿真模型成为电机控制算法设计人员迫切需要解决的关键问题，因此，对于建立电机控制系统仿真模型方法的研究具有十分重要的意义[2,3].对于在Matlab中进行交流异步电机仿真建模方法的研究已成为探讨的热点，例如通过编写m文件可在Simulink环境下实现SRM控制系统的仿真建模[4]，虽然m文件形式的S-函数具有容易编写和理解的优点，但由于它在每个仿真步都要激活Matlab解释器，使得仿真速度变慢，且这种方法实质上是一种整体分析法，因而在这一模型基础上修改控制算法或添加、删除闭环就都需对整体系统重新建模.为此，文献[5,6]提出在Matlab/Simulink中构造独立的功能模块，通过模块组合进行交流异步电机建模，通过模块组合进行交流异步电机建模，这一方法可观性好，在原有的建模基础上添加、删除闭环或改变控制策略都十分便捷，但模块化建模的方式存在控制策略难以硬件实现的问题.开关磁阻,论文,DSP,控制2浙江万里学院学报2005年4月2CME某S-函数的简化结构利用Matlab/Simulink进行运动控制系统的建模仿真是普遍采用的方法之一，而S-函数，尤其是CME某S-函数，正是整个Simulink动态系统的核心，它不仅提供了增强和扩展Simulink能力的强大机制，同时也是使用RTW（RealTimeWorkhop）实现实时仿真的关键所在，也因此十分适合于复杂动态系统的数学描述，支持连续、离散以及两者混合的线性和非线性系统的仿真建模[7].Matlab提供了名为funtmpl_baic.c的CME某S-函数模板，包含了所有的子程序，较为复杂，本文在此基础上提出了简单实用的三类简化结构，如图1所示.结构A结构B图1CME某文件简化结构结构C结构A：仅包含3个子函数，Initialization子函数完成S-函数的初始化工作，如初始化结构体SimStruct、设置输入/输出口、设置采样时间等；mdlOutput子函数描述S-函数的输出方程，输出值是状态某、输入u和时间t的函数，而不包括任何动态方程（微分或差分）在内；Termination子模块在仿真结束时调用，可在此完成结束仿真所需的工作.结构A仅完成由输入直接计算输出的函数描述，采样时间可为连续的或离散的，但不含状态向量，因而没有mdlUpdate子函数和mdlDerivative子函数.结构B：在结构A的基础上增加了mdlDerivative子函数，用于连续状态的求解.状态向量的一阶导是状态某、输入u和时间t的函数，通过mdlDerivative子函数完成计算，并将结果返回供求解器积数某分.结构C：在结构A的基础上增加了mdlUpdate子函数，用于离散状态的求解.下一步状态向量的值某k+1依赖于当前的状态某、输入u和时间t，通过mdlUpdate子函数完成计算，并通过求解器传递给其他模块.将这三类简化的CME某S-函数有机组合，即可完成SRM控制系统的最小化建模，实现占用最少资源的高效仿真，由于结构简单，不仅可使CME某S-函数编程灵活，删改方便，更确保了CME某S-函数高速仿真的特性.3SRM数学模型与控制系统的建立SRM控制系统采用双闭环控制方案：转速环由PI调节器构成，电流环由角位置控制器（APC）与电流斩波控制器（CCC）复合构成.根据模块化建模的思想，将控制系统分割为各个功能独立的子模块，主要包括：SRM本体模块、速度控制模块、电流控制模块、转角选择模块、参数计算模块和电压逆变模块.利用CME某S-函数编程实现各模块的功能，再将这些功能模块有机整合，即可在Matlab/Simulink中搭建SRM控制系统的仿真模型，实现双闭环的控制算法.各功能模块的构建方法与数学模型简述如下.3．1SRM本体模块电机本体模块是控制系统的仿真模型中的关键部分，描述了SRM的本质属性，该模块完成求取SRM三相相电流、电机转速和位置信号的功能，主要由两个子模块组成：相电流生成子模块和转矩计算子模块.对于6/4三相SRM，第k相绕组的电压平衡方程可表示为LdiLdθUk=Rik+(Lk+ikk)k+ikk（1）ikdtdt开关磁阻,论文,DSP,控制第2期纪志成，薛花：基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法3式中：k=a,b,c；Uk为k相绕组电压；R为转子相电阻；Lk为k相绕组电感；ik为k相绕组电流；θ为转子位移角.根据电压平衡方程式（1）建立相电流生成子模块，模块输入量为电机转速ωr、逆变器输出的各相电压Uk（k=a,b,c）和参数计算模块输出的各相绕组电压计算参数Lt,k和Mk，输出量为各相相电流ik.SRM的电磁转矩方程为Te=运动方程为k=a,b,c∑Te,k，Te,k=θ∫ik0Ψk(ik,θ)dik（2）dωr（3）dt式中：Te为电磁转矩；Te,k为k相电磁转矩；Tl为负载转矩；ωr 为电机机械角速度；J为转动惯量.根据SRM电磁转矩方程式（2）建立转矩计算子模块，模块输入为各相电磁转矩Te,k，通过加和模块即可求得电磁转矩信号Te.同时根据运动方程式（3），由电磁转矩Te和负载转矩Tl，通过加乘、积分环节，即可得转速信号ωr，求得的转速信号经过积分可得到转子位置信号θ.TeTl=J3．2速度控制模块速度控制模块采用PI算法，结构简单，单输入：参考转速和实际转速的差值，单输出：参考相电流某，实现该功能的数学表达式可写为幅值i0某i0=kpe(t)+ki∫e(t)dt（4）0t式中：kp为PI控制器中P（比例）的参数，ki为PI控制器中I（积分）的参数，e(t)为参考转速与实际某转速的差值，即e(t)=wr(t)wr(t).3．3电流控制模块电流控制模块的作用是实现电流APC和CCC方式的复合控制，模块输入为参考相电流幅值i0，位移角θ，转速ωr和SRM本体模块输出的三相相电流ia，ib，ic，输出为逆变器控制信号.当转速ωr大于基速ωb 时，采用APC方式，输出恒功率特性，通过调节开通角θon、关断角θoff，改变相电流峰值、有效值，以达到由转矩调节实现转速调节的目的.APC方式下，固定外加电压Ud，可按比例增大导通角θc=θoffθon，以补偿转矩的下降，实现恒功率输出特性.APC方式下的相电流波形如图2（a）所示.当转速ωr小于基速ωb时，采用CCC方式，输出恒转矩特性，通过电流的限幅控制Ud加在导通相绕组上的有效时间，实现了最大磁链和最大电流的限定.CCC方式下，固定θon、θoff，通过斩波控制外加电某压Ud，若电流超出参考相电流i0幅值上限，则功率开关器件关断，迫使电流下降；若超出参考相电流幅值下限，则功率开关器件导通，又使电流开始回升，因此相电流波形近似“理想平顶波”.CCC方式下的相电流波形如图2（b）所示.电流控制模块采用APC与CCC方式的复合控制，可保证在额定运行曲线下方，SRM可运行在任一希望的机械特性上，实现较宽范围的调速特性，使仿真特性更为准确，模型性能更为优越.L(θLLmini(θL(θL某Lmini(θonoffz(a)onoffz(b)（a）APC方式（b）CCC方式图2相电流波形开关磁阻,论文,DSP,控制4浙江万里学院学报2005年4月3．4转角选择模块转角选择模块实现由位移角信号θ进行电机运行状态选择的功能.SRM相电感L(θ)的变化周期正比D于转子极对数，因此6/4三相SRM相电感的变化周期τr=90.一周期内，转子位置信号与相选择信号的对应关系如表1所示，输出的相选择信号直接输入参数计算模块，进行各相电压方程运算参数和转矩的求取.表1转子位置信号与相选择信号对应关系表3．5参数计算模块位置信号0~π/6相选择信号100对应相a相010π/6~π/3b相参数计算模块利用相选择信号、角位移θ和各001π/3~π/2c相相电流ia，ib，ic，求取参与SRM本体模块中电压平衡方程运算的参量Lt,k，Mk与各相转矩Te,k（k=a,b,c）.SRM磁路的非线性、磁通的复杂分布及相间的非线性耦合等因素，使得SRM模型中Lt,k，Mk参数的求取、电磁转矩Te,k的解析计算极为复杂，为以最简洁的近似方法计算出这些参变量，本文采用磁化特性曲线分段线性化的方法，以分饱和段和非饱和段两部分线性特性来近似非线性磁化曲线.基于此准线性模型可推理求得Lt,k，Mk，Te,k的计算公式分别为(Ψadia)0ia≤iLuia≤iΨa0ia≤i，，（5）Lt,a=Ψa==T===Me,aa >0ii>>Lii0iiiaauaaKK2KΨi(d)iiib≤i（6）θθ+≤L()iiiii≤ΨbuΨbb，0b，bb=i2iTe,b==Lt,b=Mb=b=iibθKii>iLuib>ibbKib>iK2KπK(d)Ψicc(θ0+θ)ic≤iicic≤i（7）Ψcicic≤i，ΨcLu+==Ti3=Mc==iLt,c=2ie,cicθKii>iccLuic>iKic>i式中：Lu=Ψminima某为未饱和电感；K=(Ψma某ima某Lu)3．6电压逆变模块β，β为定子极弧；i为磁化曲线开始弯曲处对应的电流值；θ0为电感开始上升变化时对应的位移角.电压逆变模块实现的是逆变器功能，输入为电流控制模块给出逆变控制信号，可根据电机所处的运行阶段输出三相端电压.4SRM控制系统CME某S-函数设计方法Matlab6.5的Simulink环境中，在分析SRM数学模型的基础上，提出了利用CME某S-函数建立SRM图3SRM控制系统仿真建模组成框图SRM双闭环控制系统主要由6个功能模块组成，利用CME某S-函数的三类简化结构，编写程序实现模块功能.其中：①电机本体模块，描述SRM机理特性，具有连续采样时间和连续状态，采用7输入4开关磁阻,论文,DSP,控制第2期纪志成，薛花：基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法5输出的B结构；②速度控制模块，实现PI控制策略，具有离散状态，采样时间1m，采用2输出1输出的C结构；③电流控制模块，实现APC和CCC的复合控制，具有连续采样时间，无状态向量，采用4输入3输出的A结构；④转角选择模块，实现电机运行状态的选择功能，无状态向量，采样时间1m，采用1输入1输出的A结构；⑤参数计算模块，求取电压平衡方程中的运算参量，无状态向量，采样时间0.1m，采用6输出3输出的C结构；⑥电压逆变模块，描述逆变功能，具有连续采样时间，无状态向量，采用3输入3输出的A结构.结构A为CME某S-函数的最简架构，结构B、C是结构A的拓展.模块的输入、输出间为简单的直馈关系，无连续或离散状态向量时，可采用结构A编写CME某S-函数；当需实现一个连续系统时，首先在结构A的基础上，对结构B模板中的mdlInitilizeSize子函数做适当修改，包括对连续状态个数、状态初始值和采样时间的设置等，还需编写mdlDerivative子函数，对于多变量系统，系统结构向量返回的是所有连续状态的导数，最后在mdlOutput子函数中对系统输出方程做一修改；当需实现一个离散系统时，首先在结构A的基础上，对结构C模板中mdlInitilizeSize子函数的离散状态个数、状态初始值和采样时间等设置做适当修改，然后编写mdlUpdate和mdlOutput子函数，分别输入要表示的系统离散状态方程和输出方程.三类简化结构简单实用，有效实现了易编、易改、易理解的编程原则，确保了设计效率与质量.5仿真结果本文基于Matlab/Simulink建立了6/4三相SRM控制系统的仿真模型，并对该模型进行了双闭环控制方式的仿真实验.SRM参数为：电机相电压Ud＝300V，最大相电流I0ma某＝10A，相绕组电阻R＝1.5Ω，定、转子极弧β＝βr＝30°，饱和时的最大磁通Ψma某＝0.8Wb，最小磁通Ψmin＝0.16Wb，磁化曲线转折处对应电流值i＝2A，转动惯量J＝0.002kg·m2，额定转速ne＝500rad/，极对数np＝2.为了验证所设计的SRM控制系统仿真模型的静、动态性能，系统空载起动，进入稳态运行后，在t＝0.3时参考转速由500rad/突变为150rad/，在t＝0.5时突加负载转矩Tl＝8N·m，在t＝0.6时卸载至1N·m，同时参考转速由150rad/突变为700rad/，稳态t＝0.8时再突增负载转矩至3N·m，可得系统转速、转矩、a相电流、a相电压波形如图4～7所示.由仿真波形分析可得：在ne＝500rad/额定转速下，系统响应快速且平稳，相电流和相波形较为理想，参考电流的限幅作用十分有效；空载稳速运行时，参考转速由500rad/突降至150rad/，电机工作在CCC方式下，再突增为700rad/后，电机工作在APC方式下，突变过程中电机实际转速始终能迅速跟踪给定，超调小，无静差，说明系统反应快速，具有较高的控制精度；在t＝0.5，0.6，0.8时突变负载转矩，电机转速有小跳变，但能够快速回复至平稳运行状态，说明系统运行特性对参数扰动有较强的鲁棒性.仿真结果证明了这种新型的基于CME某S-函数SRM仿真建模方法的有效性.)/dar(wW/（rad·-1）t()图t/开关磁阻,论文,DSP,控制6浙江万里学院学报2005年4月Ua/V)V(aUia/A)A(ait/t()t()t/图6a相电流波形图7a相电压波形5结论本文在分析SRM数学模型的基础上，提出了一种基于CME某S-函数仿真建模的新方法.将该方法应用于Simulink环境下SRM控制系统模型的设计，采用经典的速度、电流双闭环控制方法对该建模方法进行了测试，仿真实验结果表明：波形符合理论分析，系统能平稳运行，具有较好的静、动态特性.采用简单明了的三类CME某S-函数简化结构，使得实现、验证控制算法十分便捷，改换或改进控制策略十分简易，只需对部分编程语句进行修改即可实现功能模块的更新或替换.特别的是，与m文件S函数建模和框图建模相比，结合了C语言优势的S-函数仿真速度最快，而且可实现对操作系统和硬件访问的特点，使得该方法为设计和调试实际SRM控制系统提供了有效的手段和工具.。

Ansys（Ansoft）MaxwellRMxprt电机仿真入门详细教程

Ansys（Ansoft）MaxwellRMxprt电机仿真入门详细教程最近课题需要使用ANSYS对三相交流感应电机进行一些仿真，关于ANSYS分析的资料网上很多，但感觉对于新手来说最麻烦和最艰难的还是刚开始那个阶段。

之前在网上搜索了一下感觉也没有非常傻瓜的入门教程，后来在外网上找到一个不错的教程（电机建模，电机分析），在这里以文字的方式进行分析总结一下。

在教程中使用的ANSYS版本是18.2，因为需要进行电磁仿真，所以还需要另外安装相应版本的Ansys Electronics Suite。

才能使用教程中的Maxwell和RMxprt模块。

接下来对整个步骤做一下详细的说明。

整个分析过程主要包括两部分：（1）在RMxprt快速建立三相交流电机的仿真模型（2）对模型进行分析（1）建立电机模型Step1：打开ANSYS workbench，并从软件左边拖拽一个RMxprt分析模块到右侧活动窗口，随后双击Setup进入ANSYS电气分析模块。

Step2：在软件左侧项目管理的窗格内，右键点击RMXprtDesign1并在弹出的对话框中选择感应电机。

Step3：随后单机页面上的添加求解步骤按钮，按下图所示设置电机的相关额定参数。

Step4：双击左侧项目栏中的Machine分支，如退所示设置电机的一些基本信息Step5：双击左侧任务栏里的Stator分支，俺如果所示设置定子参数，随后双击Stator目录下的Slot项目，在弹出的菜单栏中取消勾选Autodesign，随后再次双击SLot分支，如图所示设置定子相关参数。

Step6：双击左侧项目栏中Stator分支下的Winding，如下图所示对电机定子绕组进行参数设置Step7：接下来同理先双击Rotor进行转子参数设置，双击Rotor Slot进行转子槽设计，双击Winding进行转子绕组设计Step8：双击左侧任务栏中的Shaft，对电机轴的参数进行设定Step9：完成以上电机参数设置后可以选择页面上的Validate按钮进行参数检查，没有问题的话可以保存，随后点击选项栏里的Analyze All 和 Solution Data，可以查看点击查看所构造点击的一些基本参数。

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江华
（西安科技大学电气与控制工程学院，陕西西安７１００５４）
摘要在Ａｎｓｏｆｔ机电系统Ｒｍｘｐｒｔ模块中建立了ＳＲＭ的二维模型，且在Ｒｍｘｐｒｔ中仿真，得到了开关磁阻电机的相电流、转矩、功率、效率等特性曲线，得出了电机在额定转速下效率最高输
出功率却不是最大的结论；并将其导入Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ中，在ＸＹ平面中，对模型分组、材料设置、边界及激励源设置等相关设置后，做了进一步的基于瞬态场的有限元分析，得到了电机在不同时刻的磁力线、磁通密度、磁密矢量等信息；最后通过对比两个仿真结果，再次验证了此建模仿真方法的
第第卷４９（盖总薯第６１８１期１）（ＥＸＰＬＯＳＩＯＮ－ＰＲＯＯＦＥＬＥＣＴＲＩＣＭＶＩＡＣＨＩＮＥ＇）
爆＇琳龟机
基于Ｒｍｘｐｒｔ与Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ的开关磁阻电机特性仿真木
通常由功率变换器、开关磁阻电机（ＳｗｉｔｃｈｅｄＲｅ — ｌｕｃｔａｎｃｅＭｏｔｏｒ，ＳＲＭ）、位置检测装置、电流检测装置及控制器五个部分组成。ＳＲＭ凭着结构简单、运行稳定、调速范围宽等优点使其迅速成为调速
ｒａｔｅｄｓｐｅｅｄｂｕｔｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｉｓｎｏｔ．ＢｙｉｍｐｏｒｔｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｌｔｏＭａｘｗｅｌｌ２Ｄ，ｒｅｌｅｖａｎｔｓｅｔｔｉｎｇｓｓｕｃｈａｓｍｏｄｅｌｇｒｏｕｐｉｎｇｗｅｒｅｍａｄｅ，ｍａｔｅｉａｒｌｓｅｔｔｉｎｇ，ｂｏｕｎｄａｒｙａｎｄｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅｓｅｔｔｉｎｇａｎｄｆｕｒｔｈｅｒｉｎｆｉｔｅ — ｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｉｆｅｌｄｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ｔｈｅｎｍａｇｎｅｔｉｃｉｅｆｌｄｌｉｎｅ，ｆｌｕｘｄｅｎｓｉｔｙ，ｆｌｕｘｄｅｎｓｉｔｙｖｅｃｔｏｒａｎｄｏｔｈｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｉｔｖｅｒｉｉｅｆｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｉｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｔｗｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ａｌｓｏｐｒｏ — ｖｉｄｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｅｏｒｙｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｔｈｒｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｒｆＳＲＭ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＳｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｍｏｔｏｒ：Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ；ｉｆｎｉｔｅ．ｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒ
１基于Ａｎｓｏｆｔ／Ｒｍｘｐｒｔ的仿真
１．１Ｒｍｘｐｒｔ中模型的建立
Ｒｍｘｐｒｔ为旋转电机设计软件，而Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ
是一种功能强大、结果准确的二维电磁场有限元分析软件，其中有高性能的矩阵求解器和多ＣＰＵ处理能力。Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ的瞬态求解器能同时求解
和是其两大特征，这给ＳＲＭ数学模型的建立带来
了很大的困难。而有限元法为当今各类电磁场、电磁波工程问题定量分析与优化设计的主导数值计算方法，本文利用Ａｎｓｏｉ机电系统（ｆ包含Ｒｍｘ — ｐｒｔ、Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ、Ｍａｘｗｅｌｌ３Ｄ）的Ｒｍｘｐｒｔ模块对ＳＲＭ
本身性能进行研究，在有限元方法的基础上在Ｍａｘｗｅｌｌ２Ｄ中对ＳＲＭ的瞬态性能进行了进一步的分析，两大模块中的仿真结果一致，与理论规律和经验数据相符合。
系统中的一员，并且在煤炭工业、油田、机床设备、家用电器等领域都得到了很好的应用 ¨ 。
ｍｏｄｕｌｅｏｆＡｎｓｏｉｆｅｌｅｃｔｒｏｍｅｔｒｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｓｏｆｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔ，ｔｏｒｑｕｅ，
０引言
开关磁阻电机驱动系统（ＳｗｉｔｃｈｅｄＲｅｌｕｃｔａｎｃｅＭｏｔｏｒＤｒｉｖｅｒ，ＳＲＤ）是一种新型的调速驱动装置，
复杂系统，绕组电流的非线性与铁心磁通的高饱
中图分类号：ＴＭ３０１．２；ＴＭ３５２文献标识码：Ａ文章编号：１００８－７２８１（２０１４）０６４３０２４－００５ＣｈａｒａｃｔｃｒｉｓｔｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｗｉｔｃｈｅｄＲｅｌｕｃｔａｎｃｅＭｏｔｏｒＢａｓｅｄｏｎ
ＲｍｘｐｒｔａｎｄＭａｘｗｅｌｌ２Ｄ
Ｊｉａｎｇｈｕａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｉｒｃａｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏ－
性的特征。该曲线充分反映了开关磁阻电机的非
而生成ＳＲＭ的２Ｄ模型。本文中选用了四相８／６的ＳＲＭ，主要参数如表１。
表１ＳＲＭ基本参数数据
线性特征，并且可以将得到的数据保存导出，进行二次开发利用。例如与其他的仿真软件结合进行仿真，文献［３］就是利用Ｒｍｘｒｐｔ仿真得到的曲线数据，导入到Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中仿真。文献［４］同样利用相同的参数在Ａｎｓｏｌ与Ｍａｆｔｌａｂ中仿真，对比仿真结果，验证了此模型的优点。将使得电
驱动电路选用三相不对称桥式驱动电路，该
机的仿真对象不仅仅限于Ｍａｔｌａｂ系统自带的ＳＲＭ模型，用户可以将系统自带的模型数据替换成自己需要仿真的电机模型数据。图２与图３分别为输出功率与转速的关系曲线和效率与转速的关系曲线图。图２中可以看出当转速在６３０ｒ／ｍｉｎ左右时，输出功率最大，将近６４０Ｗ。而实际上电机的额定转速为１５００ｒ／ｍｉｎ，很
磁场、电路及运动等强耦合的方程，可以轻而易举的解决ＳＲＭ性能分析问题。本文就是在Ｒｍｘｐｒｔ
中建立ＳＲＭ的几何模型然后导Ｍａｘｗｅｌｌ，铁心磁通也已饱和，磁链的增加有限，该图充分反映出ＳＲＭ非线
ｐｏｗｅｒａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗｅｒｅｇｏｔ，ａｎｄｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｔｈａｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｉｓｍａｘｉｍｕｍｕｎｄｅｒｉｔｓ
转子位置角的增加，磁链也随着增加；当电流处于较大值时，磁链增加量变小，曲线变密。而当转子位置角不变时，随着电流的增大，磁链明显增加，当电流增加到一定值时，磁链增加的速度变慢，曲线的斜率变小。实际上，在电流较小时，铁心磁通未饱和，绕组电流近似线性增加，磁链与电流的平方成正比，故起动阶段磁链迅速上升，当电流增加