开关磁阻电机电感曲线
开关磁阻电机改进型简化磁链无位置传感器技术
系， 以电感 曲线 的交点 为特征 位 置 ， 用 实 时计 算 得 到 的磁 链 与特 征 位 置磁 链 比较 获 取 转子 位 置 信
号 。 为更进 一 步 简化 位置 估计 算 法 ， 提 出一 种五 点 法磁 链优 化模 型 来 自动 生成 特征位 置磁 链 方法 ，
并 通过理 论 仿真 分析 ， 对五 点 法磁链 模 型进行 了优 化 设计 ， 该 方法省 去 了实测磁 链和 创 建磁 链数 据 表 的繁 琐过 程 。 实验 结果 验证 了该 方 法的 正确性 和 可行性 。 关键 词 ： 开 关磁 阻 电机 ；无位 置 ； 五 点法磁 链优 化模 型 ； 特征 磁链 ；改进 型 简化磁链
ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｈｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌｕ ｆ ｘ ｌ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｗａ ｓ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ３ ５ ２ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ７ —４ ４ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ １ ３ － ０ ７
Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
张磊 ， 刘 闯， 王 云林 ， 张 云 龙
（ 南京航空航 天大学 自动化学院 ，江苏 南京 ２ １ ０ ０ １ ６ ）
摘
要： 针 对 简化磁 链 方 法只 能 实现 单相 轮 流导通 ， 不利 于电机 出力 的 问题 ， 提 出一种 基 于特 征 位
第九章 步进电机及开关磁阻电机
• 开关磁阻电机根据转子位置决定各相励磁绕组的通电时 刻,因而属于自控式同步电动机的一种;
• 步进电机是按照一定的顺序对定子励磁绕组进行通电, 定子绕组每输入一个脉冲,转子转过一定角度。
11.1 预备知识
11.1.1 机电系统的能量守恒定律
内容:
对于以磁场作为媒介的机电系统，根据能量守恒定律，有：
3.利用磁共能计算电磁转矩
对于多端激磁系统(即由多相绕组同时激磁的系统，式（11-6）可修改为：
n
dWm ik dk Temd k 1
多端激磁系统满足下列关系式：
ik
Wm (1, 2 , n , )
k
1 ,2 k 1k 1n ,
相应的磁共能为：
Tem
Wm (1, 2 , n , )
1 ,2 n
制（Angular Position Control, APC））
A、斩波控制模式(CCC)
(a) 线性电感波形 (b) 理想电流波形 (c) 斩波模式下的相电流波形 (d) 斩波模式下的相电压波形
图11.7 斩波控制模式下的电流与电压波形
斩波控制方式下的注意事项：
• 脉冲电流的开通角通常选在电感增加区域之前的 位置,以确保在电感增加之前的最小电感区域内 电流迅速上升至所要求的数值 ；
n
Wmc ik k Wm k 1
用磁共能表示的多端激磁系统的磁链和电磁转矩由下式给出：
k
Wmc (i1, i2 , in , )
ik
i1 ,i2 ik 1ik 1in ,
Tem
Wmc (i1,i2 , in , )
i1 ,i2 in
（11-20） （11-21） （11-22） （11-23） （11-24） （11-25）
基于线性模型的开关磁阻电机控制系统
（ ． ｃｏ ｌ ｆ ｅ ｔｉ Ｉ ｏ ｍ ｔ ｎ Ｓ ｕｈ ｓ Ｐ ｔ ｌｕ ｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｄ １ ５ ０ Ｃ ｉａ １ Ｓ ｈ ｏ Ｅｌｃｒ ｆ ｒ ａｉ ， ｏ ｔｗｅｔ ｅｒ ｅ ｍ Ｕ ｉｅｓｔ Ｃ ｅ ｇ ｕ６ ０ ０ ， ｈｎ ； ｏ ｃｎ ｏ ｏ ｙ ２ Ｔ ｅ ａ ｈＤｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｐ ｎ ＮＰ ， ｉ ０ ０ ８ Ｃ ｉａ ． ｈ ｃ ｖｌ Ｂｅ ｐ ｎ ｍ ａ ｙｏ Ｃ ｆＣ Ｃ 乃口 ｎ３ ０ ２ ， ｈｎ ）
ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｏ ｔ ｏ ｆｃ ｍｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｗｅ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ Ｍ ａ １ ｂ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ａ ａ ｔ ｒ ｓｆｎ ｓ ｅ Ｔｈ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｔ ｔｏ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｈ ｔａ ｉ ｌ ｔｏ ｆｓ ｍｅ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｗａ ｉｈ ｄ． ｅ ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ ｏ ｓ ｓｅ ｔｗｉ ｈ ｈ ｏ ｅ ｉ ａ ｎ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆ０ ｎ 。 ， ｏ ＝ ０ ａ ｄ ｗ ｉ ｏ ｔｌ ａ ， ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｓｍ ｌｔｏ Ｓｃ ｎ ｉｔ ｎ ｔ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ａｙｓｓ ｏ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｏ＝０ ｈ ｃ ａ ｉ ０ ｆ ３ 。 ｎ ｔ ｕ ｏ ｄ ｆ ｈ
纺 织 、家 电 生 产 、石 油 开 发 生 产 等 行 业 。Ｓ Ｊ ＲＭ 的
性模型 的 Ｓ Ｍ 控制系统进行研 究 。 Ｒ
１ Ｓ Ｍ 调 速 系 统 的 结 构 及 线 性 模 型 Ｒ
开 关 磁 阻 电动 机 调速 系 统 结 构 如 图 １所 示 。笔
主 要 优 点 是 高 输 出转 矩 、 宽速 度 调 节 范 围 、 结 构 简 单 、制 造 成 本 低 、容 错 性 强 、 起 动 转 矩 大 并适 合 频
开关磁阻电动机(1,2章)
i
2 m ax ut
LB
L
rt
其中：LB
Lmax
L
3
on
第28页
2、转矩计算： 瞬时相电流产生的电磁转矩。
Tem
1 i2 2
L
（电感不受电流大小的影响）
平均电磁转矩：
Tav
m1 T
T 1 i 2 L dt
0 2
第29页
第二节 准线性模型分析
准线性模型分析是将电机的磁特性曲线分段线性化。 1、电机的饱和磁特性及分段线性化
dt dt
dt i dt
“+”对应开关闭合； “-”对应于开关断开。
即： u
L
di dt
iR
ir
L
（电压平衡方程）
电源 自感 电阻 旋转电
电压 压降 压降 势压降
1、电流计算：
第25页
分段求解：
（1） 0 t t1
i u t (u L di
Lm in
dt
(2) t1 t t2 (R 0)
第35页
4）由式Tav可得： r u F / T
其中F为电机结构参数，m、θr、θ1、Lmax、Lmin及控制 参数θon、θoff的函数 ，表明SRM的固有机械特性与串励
直流电及相仿。
由准线性的分析过程可得
5）提高有效能量的方法。（增加W2）
_
a.加大电流ip,使 AB 线左移； _
b.加大磁链幅值使 BC 线上移；
Lm
ini
2 P
1 2
max LminiP
Lmax Lmin
2
V 2
2 r
off
1
1 on
Lm in
基于Maxwell2D的开关磁阻电机特性仿真
基于Maxwell2D的开关磁阻电机特性仿真邱银;郝润科;赵龙;王磊【摘要】采用Ansoft公司的RMxprt和Maxwell模块建立了开关磁阻电机的二维模型,并对其进行了有限元分析,得到了开关磁阻电机运行时的转矩、电流、功率等特性曲线,并且通过不同导通角的比较找到了电机运行时转矩脉动较小的控制角,这些工作为电机的实际运行控制提供了依据.%A two-dimensionnal model of the switched reluctance motor was established by using RMxprt and Maxwell2D from Ansoft corporation. Through finite element analysis of this SRM the torque, current, power curve of the switched reluctance motor were given at the run-time. By comparing different conduction angle, could get the control angel at which the motor' s torque ripple was smaller. All this work provided a basic foundation for the actual operation of the motor control applications.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2012(039)010【总页数】5页(P5-8,18)【关键词】开关磁阻电机;有限元分析;特性分析【作者】邱银;郝润科;赵龙;王磊【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TM3520 引言开关磁阻电机驱动系统是一种新型的机电一体化驱动装置，由开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，SRM)、功率变换器、位置传感器、控制器四个部分组成，具有结构简单，性能优越，调速性能可靠等优点，在电动车驱动、家用电器、航空工业等领域都有很好的应用前景。
高速开关磁阻电机的电感计算与运行分析
行 于 ＡＰ Ｃ的工 况进 行分 析计 算 ， 到 了电机 的磁 场分布 及 电流 、 矩特 性 ． 得 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
关键词 ： 高速 开关磁 阻电机 ； 维有 限元 ； 量增量 法 ； 二 能 电感
中图分 类号 ： ＴＭ３ ２ ５ 文献标 志码 ： Ａ
Ｉ ｄ ｃ ａ ｃ ｍ ｐ ｔ ｔｏ ｎ ｎ ｕ ｔ ｎ ｅ Ｃｏ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｏｐｅ ａ ｉ ｎ Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｇ Ｓ ｅ ｄ Ｓ ｒ ｔｏ ａ ｙ ｉ ｆ Ｈｉ ｈ— ｐ ｅ ＲＭ
第３ ４卷 第 ５期 ２ｌ ｏ ０年 １ ０月
一
北
京
交
通
大
学
学
报
Ｖｏ ． ４ ＮＯ． １３ ５
０ｃ ．２ Ｏ ｔ Ｏ１
ＯＵＲＮＡＬ ０Ｆ Ｂ Ｊ ＮＧ Ｊ Ａ０Ｔ０ＮＧ Ｕ ＮＩ ＥＩ Ｉ Ｉ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ
文 章 编 号 ：６ ３０９ （Ｏ Ｏ Ｏ —０４０ １７．２ １２ Ｌ ）５０７ ．４
Ｊ ＡＧ— ｔ ｄ ｏ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｉｌ ｆＳ Ｍ Ｓ ｕ ｉ ， ｈ ｇ ｅ ｉ ｆ ｄ ｏ ＲＭ ｐ ｒ ｔ ｄ ｉ Ｃ ｍｏ ｅ ｗａ ａｃ ｌ ｔｄ ｕ ｉ ｇ ｆ ｌ —ｉｃ ｉ Ｃ Ｕ ｃ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ＡＰ ｄ ｓ ｌｕ ａ ｅ ｓｎ ｉ ｄ ｃｒ ｕ ｔ Ｏ ‘ ｎ ｃ ｅ
Ａ ｓ ａ ｔＨｉｈＳ ｅｄｓ ｉ ｈｄｒｌｃａ ｃ ｏｏｓ Ｓ Ｍ）ｏｔｎｏ ｅａｅｕ ｄ ｒ ｈ ｄ ｆ ｎ ｌ ｐ ｓ ｂ ｔ ｃ： ｇ —ｐｅ ｗ ｔ ｅ ｅ ｔｎｅｍ ｔｒ（ Ｒ ｒ ｃ ｕ ｆ ｐｒｔ ｎ ｅ ｅｍｏｅｏ ｇ ｏｉ ｅ ｔ ａ ｅ －
ｔ ｎｃｎ ｒｌＡ Ｃ ． ｃｕａ ｄ ｃａｃ ｕ ｖ ｅｙｉ ｏｔｎ ｅｉｅｔｅｔｒ—ｎａ ｄｔｒ—ｆ ａ － ｉ ｏ ｔ （ Ｐ ） Ａ ｃ ｒｔ ｉ ｕｔｎｅｃ ｒｅｉ ｖ ｒ ｏ ｏ ｅｎ ｓ ｍｐ ｒ ｔ ｏｄ ｃ ｈ ｎｏ ｎ ｕｎｏ ｎ ａ ｔ ｄ ｕ
开关磁阻电机调速系统非线性仿真研究
开关磁阻电机调速系统非线性仿真研究熊春宇;王艳芹;林芳【摘要】利用有限元分析结果,并结合开关磁阻电机的基本方程,建立了开关磁阻电机非线性调速系统仿真模型。
利用改进的一相电机模型,采用高速角度位置控制,低速电流斩波控制方式对开关磁阻电机调速性能进行研究。
仿真结果表明该系统采用的控制策略合理,能实现较宽范围内调速。
同时也验证了电机具有较好的起动能力和抗干扰特性。
%Established a switched reluctance motor nonlinear simulation model of speed control system by using finite element analysis results,combined with the basic equation of the switched reluctance motor.Studied the performance of switched reluctance motor by making use of improved motor model,high speed angular position control,low-speed current chopper control.The simulation results show that the system control strategy is reasonable to achieve a wide range to speed.Also verify that the motor has a better ability to start and anti-jamming features.【期刊名称】《大庆师范学院学报》【年(卷),期】2012(032)006【总页数】6页(P17-22)【关键词】开关磁阻电机;调速系统;非线性仿真;功率变换器【作者】熊春宇;王艳芹;林芳【作者单位】大庆师范学院物理与电气信息工程学院,黑龙江大庆163712;大庆师范学院物理与电气信息工程学院,黑龙江大庆163712;大庆师范学院物理与电气信息工程学院,黑龙江大庆163712【正文语种】中文【中图分类】TN911.720 引言开关磁阻电机调速系统是一种新型的调速系统，它综合了直流电机调速系统和交流电机调速系统的部分优点，具有较好的应用前景。
第12章 开关磁阻电动机PPT课件
SRD中常用的功率变换器有不对称半桥型、双绕组型、 分裂电源型、H桥型、公共开关型、电容转储型等主电路拓 扑结构，可以采用IGBT、功率MOSFET、GTO等开关器件。 图12－2所示为开关磁阻电机中几种功率变换器主电路的拓 扑结构，图中Si代表开关器件。
第12章 开关磁阻电动机
图12－2 开关磁阻电机功率驱动主电路拓扑结构
以三相12/8极开关磁阻电动机为例，假设电机理想空载， 图12－3所示为该电机的A相绕组及其与电源的连接。图中 S1、S2为主开关管（功率器件）；VD1、VD2为续流二极管； U为直流电源。定子上属于同一相的4个线圈并联组成一相 绕组。
第12章 开关磁阻电动机
图12－3 开关磁阻电动机的工作原理图
第12章 开关磁阻电动机
设当A相磁极轴线OA与转子齿轴线Oa为图12－3所示位 置时，主开关管S1、S2导通，A相绕组通电，电动机内建立起 以OA为轴线的径向磁场，磁力线沿定子极、气隙、转子齿、 转子轭、转子齿、气隙、定子轭路径闭合。通过气隙的磁力 线是弯曲的，此时磁路的磁阻大于定子极与转子齿轴线重合 时的磁阻，因此，转子将受到气隙中弯曲磁力线的切向磁拉 力产生的转矩的作用，使转子逆时针方向转动，转子齿的轴 线Oa向定子A相磁极轴线OA趋近。当OA和Oa轴线重合时， 转子已达到平衡位置，即当A相定子极与转子齿对齐的同时， 切向磁拉力消失。此时关断A相开关管S1、S2，开通B相开关 管，即在A相断电的同时B相通电，建立以B相定子磁极为轴 线的磁场，电机内磁场沿顺时针方向转过30°，而转子在磁 场磁拉力的作用下继续沿着逆时针方向转过15
转矩脉动控制下开关磁阻电机振动特性分析
转矩脉动控制下开关磁阻电机振动特性分析陈俊杰;闫荣格;贲彤【摘要】为探究开关磁阻电机在转矩脉动控制方式下的电磁振动,采用控制电路和有限元分析相结合的方法,模拟仿真了实际工况下电机的振动特性,并进行了实验验证.首先有限元分析了开关磁阻电机的机电特性,建立了转矩分配函数控制方式;然后将该脉动控制方式下的电路参数,作为开关磁阻电机磁机械耦合有限元数值模型的输入,获得电机转矩脉动控制下的振动特性;最后实验验证了该模型方法的正确性.本文研究对设计综合性能优良的开关磁阻电机具有十分重要的意义.%The electromagnetic vibration characteristics of a switched reluctance motor under torque ripple control at ac-tual operating conditions were investigated by Finite element analysis considering control circuit parameters. Firstly,the electromechanical characteristics of the motor were analyzed and the torque sharing function for Torgue ripple control was established.Secondly,circuit parameters under torque ripple control mode were used as inputs of the electromagneto-me-chanical coupled FEM model for vibration analysis.Finally,the validity of the model was confirmed by comparison with experiments.The research in this paper is of great significance for designing a switched reluctance motor with excellent comprehensive performance.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2018(047)002【总页数】8页(P1-8)【关键词】开关磁阻电机;转矩分配函数;转矩脉动控制;电磁振动;有限元【作者】陈俊杰;闫荣格;贲彤【作者单位】河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,天津300130;河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130;河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,天津300130;河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130;河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室,天津300130;河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TM3410 引言开关磁阻电机由于其结构简单，容错能力强，具有高速运转特性和高性价比[1]，引起了人们的广泛关注.但是由于该电机换相过程中电磁力的瞬时变化使得转矩脉动和电磁振动严重，限制了它的大规模应用，尤其限制了它在精密高端设备上的应用.因此开关磁阻电机的转矩脉动和电磁振动问题近年来成为了人们的研究热点. 文献 [2]指出：定转子间的径向电磁吸力和转矩脉动是造成开关磁阻电机振动的主要根源，当电磁力波频率与定子固有频率相同时会引发共振效应，将产生严重的电磁振动.文献 [3]采用有限元法研究了开关磁阻电机的定子模态和固有频率，系统分析了绕组、端盖和安装对定子模态和固有频率的影响，并指出二阶固有频率是引起电磁振动的主要原因.文献 [4]运用机电类比法分析了开关磁阻电机的振动特性，并提出了基于定子凸极归算算法的开关磁阻电机固有频率解析方法.文献 [5]采用统计能量分析法预测了开关磁阻电机的高频振动特性.文献 [6]建立了基于定子机械脉冲响应的分析模型，将开关切换瞬间的能量对时间的导数作为机电系统的输入，从而计算定子表面的振动加速度.文献 [7]建立了包含振动加速度脉冲模型与固有振动模型的开关磁阻电机径向振动模型.但在实际应用中，为了使开关磁阻电机输出稳定的转矩，通常采用转矩脉动控制的方法[8-14]，然而以前的开关磁阻电机振动分析并没有考虑这些转矩脉动控制方法的应用，因此对实际工况即开关磁阻电机转矩脉动控制方式下的电磁振动研究就有重要的应用价值.本文以转矩分配函数控制为例，首先搭建转矩分配函数控制电路，然后将该控制方式下的电路参数作为开关磁阻电机磁机械耦合有限元模型的输入，获得电机的振动特性，最后实验验证了该模型方法的正确性.该方法能够有效地模拟实际工况下电机的振动特性，而且简单易行，对其他转矩控制方式下电机振动特性分析具有普遍适用性，为设计综合性能优良的开关磁阻电机提供理论指导.1 开关磁阻电机控制电路的搭建1.1 开关磁阻电机的机电特性由电压平衡方程式中：U、i和R分别表示绕组的电压、电流和电阻，ψ表示磁链.可推出磁链方程式中，θ为转子位置角.则动态电感为由磁共能方程可得转矩方程本文采用有限元分析法得到开关磁阻电机在不同激励和转子不同位置时的转矩特性和电感特性，分别如图1和图2所示.图1 转矩特性曲线Fig.1 Torque characteristics图2 电感特性曲线Fig.2 Inductance characteristics1.2 开关磁阻电机的仿真模型根据力学定律，电机的机械运动方程式中：Te表示输出转矩；J表示转动惯量；D为粘性摩擦系数；TL表示负载.根据电路方程、机械方程、转矩特性和电感特性搭建的开关磁阻电机的单相仿真模型如图3所示，三相的仿真模型如图4所示.图3 开关磁阻电机单相仿真模型Fig.3 Single-phase simulation model for the switched reluctance motor图4 开关磁阻电机三相仿真模型Fig.4 Three-phase simulation model for the switched reluctance motor1.3 建立基于转矩分配函数的开关磁阻电机脉动控制电路在一个转子周期内，第K相的转矩分配函数为式中，Tref为参考转矩.式中：θon为开通角；θoff为关断角；θov为重叠角；τ为一个转子极距.图5为非线性转矩分配函数转矩分配曲线图.图6为建立的转矩分配函数控制方式电路仿真模型.图7为该控制电路输出的三相空载电流波形.图5 非线性转矩分配函数图Fig.5 Nonlinear torque distribution function图6 转矩函数分配电路仿真模型Fig.6 Torque function distribution circuit2 开关磁阻电机振动和转矩分析2.1 开关磁阻电机磁机械耦合模型的建立开关磁阻电机空载运行时，如忽略铁心的磁致伸缩效应，则开关磁阻电机的总能量包括应变能、外力所做的功、电磁吸力所做的功、电磁能、电流位能、磁边界位能，其能量泛函为图7 电流波形Fig.7 Current waveform式中：Ω1表示应力场计算域；σ和ε分别为应力与应变；Γ1为应力场边界；fΓ，fV分别为应力场所受的外部面积力密度和体积力密度；u为位移矢量；为电磁力；其中s为定转子磁极面面积，Ω2表示磁场计算域；H为磁场强度；B为磁感应强度；J为电流密度矢量；Γ2为磁场边界；A为矢量磁位.这里忽略电机所受的外力，即外力所做的功为零.另外，电磁场取第一类边界条件，它作为强加边界条件列出，所以磁边界上的位能为零.将泛函的变分问题转化为多元函数求极值的问题.I取极值的条件为式中：L1为磁场剖分节点数；L2为应力场剖分节点数.由此形成整体有限元离散方程：式中：［S］为系数矩阵；［X］为未知量列向量；［F］为等式右端项组成的列向量.通过求解该矩阵方程即可求解得到位移和矢量磁位，从而可求得磁通密度和振动加速度分布.2.2 开关磁阻电机磁机械特性的分析本文采用三相12/8开关磁阻电机作为研究对象，该电机的参数如表1所示.将转矩分配函数脉动控制方式下的电路参数，作为开关磁阻电机磁机械耦合有限元数值模型的输入，获得开关磁阻电机在不同时刻的磁通密度和磁力线分布如图8所示，振动加速度分布如图9所示.从图9可以看出，定子齿部，定子凸极顶部振动远大于定子凹槽轭部，为了详细分析这两个部分的振动情况，本文选取如图9所示的1、2两点作为考察点.表1 开关磁阻电机参数Tab.1 Parameters of the switched reluctance motor 名称数值名称数值定子外径 120 mm 转子外径 69 mm定子内径 69.8 mm 转子内径 30 mm定子凸极弧度 0.262 rad 转子凸极弧度 0.279 rad定子铁芯长度65 mm 转子铁芯长度 65 mm轭部高度 9 mm 转子轭部高度 6.7 mm图8 磁通密度与磁力线分布图Fig.8 Distribution map of magnetic flux density and magnetic lines图9 振动加速度分布图Fig.9 Distribution map of vibration acceleration图10为点1切向和径向的振动加速度随时间的变化，图11为点2的切向和径向加速度随时间的变化，发现径向加速度的峰值均大于切向加速度的峰值，说明该电机的振动主要是由径向电磁力引起，但是切向电磁力也不容忽视.图10 点1的振动加速度Fig.10 Vibration acceleration at point 1图11 点2的振动加速度Fig.11 Vibration acceleration at point 23 实验验证为了验证上述仿真的正确性，本文搭建了开关磁阻电机振动测试系统实验平台如图12所示，利用加载该转矩分配函数控制方式的调速器为开关磁阻电机施加激励，使电机维持在1500r/min，采用加速度传感器对电机运行状态下不同点处的振动加速度进行测试，测得的数据通过振动测试仪采集并录入电脑分析软件.图13和图14中a）和b）分别为点1和点2的径向和切向振动加速度.同样发现径向加速度的峰值均大于切向加速度的峰值，说明该电机的振动主要是由径向电磁力引起，但是切向电磁力也不容忽视.图12 开关磁阻电机测试平台Fig.12 Testing platform for the switched reluctance motor图13 点1的振动加速度Fig.13 Vibration acceleration at point 1图14 点2的振动加速度Fig.14 Vibration acceleration at point 2为对比分析仿真与实验结果，将振动信号做了频谱分析，表2和表3分别为点1和点2的频谱分析结果.可以看出点1和点2的仿真和实验所得的振动频率相同，但幅值有些差别，这是因为，一方面仿真时开关磁阻电机的粘滞系数不能非常准确地测量，从而对控制电路电流和电机振动的仿真计算产生了误差，另外，本文未考虑磁致伸缩和机械方面的振动，这也造成了实验值比仿真值偏大；另一方面，实验时电机转速并不能精确地稳定到1 500 r/min，该数值在1 495～1 506 r/min范围内跳动，从而对振动测试造成了一定的影响.表2 点1的振动加速度频谱分析Tab.2 Frequency analysis of vibration acceleration for point 1实验值仿真值频率幅值频率幅值径向切向径向切向000 0.006 69 0.001 17 000 5.88×10-62.16×10-5 049.947 97 9.59×10-40.001 91 049.751 24 1.8×10-5 4.83×10-5 099.895 94 0.003 8 0.003 77 099.502 49 1.86×10-53.73×10-5 149.843 91 0.001 24 0.003 66 149.253 73 4.37×10-55.55×10-5 199.791 88 0.003 88 0.002 73 199.004 98 0.001 63 4.56×10-4 249.739 85 0.002 8 0.001 99 248.756 22 0.000 141 3.97×10-5 299.687 83 0.002 66 0.001 76 298.507 46 0.000 229 1.60×10-5 349.635 8 0.002 96 0.001 95 348.258 71 0.000 221 6.78×10-5 399.583 77 0.003 88 0.007 38 398.009 95 0.004 73 1.09×10-3 449.531 74 0.004 92 0.013 05447.761 19 0.000 781 1.36×10-4 499.479 71 0.008 55 0.001 02 497.512 44 0.000 529 1.30×10-4 549.427 68 0.013 05 0.009 94 547.263 68 0.000 773 9.04×10-5 599.375 65 0.056 35 0.028 41 597.014 93 0.007 55 1.68×10-3 649.323 62 0.033 46 0.017 1 646.766 17 0.001 77 4.70×10-4 699.271 59 0.012 63 0.004 8 696.517 41 0.001 3.00×10-4 749.219 56 0.007 29 0.005 98 746.268 66 0.001 49 4.62×10-4 799.167 53 0.010 35 0.009 64 796.019 9 0.009 35 2.54×10-3 849.115 5 0.007 97 0.003 44 845.771 14 0.002 565.96×10-4 899.063 48 0.002 79 0.002 51 895.522 39 0.001 28 3.35×10-4 949.011 45 0.004 79 0.004 63 945.273 63 0.001 54 4.46×10-4表3 点2的振动加速度频谱分析Tab.3 Frequency analysis of vibration acceleration for point 24 结论本文采用控制电路和有限元分析相结合的方法，对转矩分配函数脉动控制方式下开关磁阻电机的振动特性进行了仿真研究，并实验验证了该方法的有效性.仿真结果和实验结果都表明开关磁阻电机的振动主要是由径向电磁力引起，但是切向电磁力也不容忽视.本文的分析方法可以类推到各种控制方式下开关磁阻电机的振动特性研究，从而为制造振动性能更好的电机提供理论指导.参考文献：[1] Miller T J E.Optimal design of switched reluctance motors[J].IEEE Trans on Industrial Electronics，2002，49（1）：15-27.[2] Cameron Derrick E，Lang Jeffrey H，Umans Stephen D.The origin and reduction of acoustic noise in doubly salient variable-reluctancemotors[J].IEEE Transactions on Industry Applications，1992，28（6）：1250-1255.[3] 吴建华.基于物理模型开关磁阻电机定子模态和固有频率的研究[J].中国电机工程学报，2004，24（8）：109-114.[4] 王宏华，王治平，江泉.开关型磁阻电动机固有频率解析计算[J].中国电机工程学报，2005，25（12）：133-137.[5] 沈磊，吴建华.基于统计能量分析的开关磁阻电机中高频振动预测方法[J].中国电机工程学报，2009，29（30）：70-75.[6]LinC，FahimiB.Prediction of radial vibration in switched reluctance machines[J].IEEE 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开关磁阻电机在线最优开关角算法实现
０ 引 言
开关 磁阻 电机 （ Ｓ ＲＭ） 是 个 多 变量 、 强 耦 合 的非 线性 控 制 对 象 ， 其 可控 变 量 的控 制方 式一 般 分 为 ３
种， 即角度 位 置控制 方式 （ ＡＰ Ｃ） 、 电流 斩波控 制方 式 （ Ｃ Ｃ Ｃ ） 和 电压斩 波控 制方式 （ Ｃ ＶＣ ） 。 电机 低 速运 行 特别 是 在启 动 时 ， 多 采 用 电流 的 斩 波控 制 ， 获取恒 转矩 的机械 特性 。中高速 运行 时 ，
Ｓ Ｒ Ｍ 的最佳 开关 角控 制规律 ： 线性 模 型得 到 的
方 式在 软件 实现 时 ， 多 采用 在 线查 询 控 制参 数 （ 。 ，
程时 ， 需要 现场获 取 大量 的测 量 数据 。 同时 ， 又 由于 在测 量过程 中 ， 电机存 在磁 饱 和 、 铁损 和漏 磁等 不能 完 全考 虑 的 因素 ， 特 别 是 因 为制 造 工 艺 或 电机 齿随
Ｏｎ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｏｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ Ｓｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ Ａｎｇ ｌ ｅ Ａｌ ｇ ｏｒ ｉ ｔ ｈｍ ｏ ｆ Ｓｗｉ ｔ ｃ ｈｅ ｄ Ｒｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ
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开关磁阻电机电感曲线
开关磁阻电机电感曲线解析与应用
1. 引言
在现代工业和电子领域，电机是不可或缺的设备之一。
在电机中，开关磁阻电机是一种新型的驱动方式，具有高效能、高性能和高可靠性的特点。
而了解开关磁阻电机的电感曲线，对于深入理解其工作原理和优化其性能具有重要意义。
2. 开关磁阻电机概述
开关磁阻电机是一种基于磁阻原理的驱动方式，它使用一个转子和一个定子来实现电机的运动。
其独特之处在于通过改变电路中的磁路特性来驱动电机，从而实现高效能和高速度的转动。
3. 电感曲线的含义
电感曲线描述了电感器件随时间变化的电感值。
在开关磁阻电机中，电感曲线反映了电机磁场的变化规律以及电机在不同负载条件下的性能表现。
了解电感曲线有助于我们判断电机的动态特性，优化控制策略，提高电机的工作效率和响应速度。
4. 电感曲线的测量方法
为了获得开关磁阻电机的电感曲线，我们可以使用霍尔传感器或者磁阻传感器来测量电机磁场的变化。
通过采集和记录电感数据，我们可以绘制出电感曲线，并分析其中的变化规律。
5. 电感曲线的特点
在电感曲线中，我们可以观察到以下几个特点：
(1) 开关磁阻电机电感曲线是非线性的，其形状和斜率会随着工作条件的变化而改变。
(2) 曲线的斜率反映了电机的动态响应能力，斜率越大，电机的响应速度越快。
(3) 曲线的峰值和谷值反映了电机的磁场变化幅度，峰值越高，说明电机的磁场变化越大。
6. 电感曲线的应用
电感曲线在开关磁阻电机的控制和优化中起着重要的作用。
通过分析电感曲线，我们可以确定最佳的控制策略，提高电机的效率和性能。
电感曲线也可以帮助我们判断电机是否处于最佳工作状态，及时进行维护和修理。
7. 个人观点和理解
在我看来，开关磁阻电机电感曲线是开关磁阻电机的"指纹"，它可以帮助我们了解电机的工作状态和性能表现。
通过深入研究电感曲线，我们可以更好地设计和控制开关磁阻电机，实现高效能和高性能的工
作。
总结
通过对开关磁阻电机电感曲线的分析和应用，我们可以更好地理解电机的工作原理和优化其性能。
电感曲线作为描述电机磁场变化的重要指标，可以帮助我们判断电机的动态特性和工作状态，并采取相应的控制策略。
在未来的工业和电子领域，对于开关磁阻电机的研究和应用将更加重要，希望我的文章能够为读者提供有价值的信息和深入理解开关磁阻电机的方法和思路。
开关磁阻电机电感曲线是开关磁阻电机的重要特征，其变化越大意味着电机的磁场变化越明显。
在电机工作过程中，电感曲线的形状和变化可以提供宝贵的信息，用来评估电机的性能、判断工作状态以及进行控制策略的优化。
电感曲线的形状可以反映电机的磁场变化情况。
电感是电机磁场变化对电流变化的响应，通过测量电感曲线，我们可以了解电机磁场变化的幅值和频率。
当电感曲线的幅值变化较大时，意味着电机的磁场变化比较剧烈，这可能与电机的工作负荷、电源电压等因素有关。
通过对电感曲线的分析，我们可以判断电机的磁场变化是否达到预期，进而优化电机的控制策略，提高其效率和性能。
另电感曲线也可以帮助我们判断电机的工作状态和进行维护和修理。
电机在长期工作过程中，由于各种原因可能出现故障或损坏，这会导
致电感曲线的变化。
通过监测电感曲线的变化，我们可以及时发现电机存在的问题，并进行相应的维护和修理。
当电感曲线的幅值明显下降或形状发生异常变化时，可能意味着电机的线圈损坏或磁铁磁场不均匀等故障。
通过对电感曲线的分析，我们可以定位故障，及时进行修理和更换，保证电机的正常运转。
在开关磁阻电机的控制和优化中，电感曲线有着重要的应用价值。
通过分析电感曲线，我们可以确定最佳的控制策略，提高电机的效率和性能。
电感曲线也可以作为电机工作状态的判断依据，及时进行维护和修理。
对于开关磁阻电机的电感曲线的深入研究和应用是十分必要的。
总结起来，开关磁阻电机电感曲线的形状和变化可以帮助我们了解电机的磁场变化情况，判断电机的工作状态以及进行控制策略的优化。
对于开关磁阻电机的研究和应用而言，电感曲线是一项重要的指标，通过对其的分析，可以优化电机的性能、提高其效率，并保证电机的正常工作。
对于未来的工业和电子领域而言，开关磁阻电机的研究和应用将持续发展，我们应该加强对电感曲线的研究和理解，以更好地应用它在实际工程中。