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开关磁阻电机的5点研究方向

发布时间:2016/07/29浏览次数:7566


   开关磁阻电机作为一种新型调速系统涉及众多学科领域,而对SRM的研究时间还比较短暂需要对电机理论、性能、设计等加大研究力度。目前,国内外对开关磁阻电机的研究主要有以下5个方向:


1、电机建模与性能分析


 合理的数学模型即影响电机运行特性而且也决定电机的工作效率,目前国内外已有的资料就如何建立开关磁阻电机高精度的模型进行深入研究。由于SRM的双凸极结构特点和电机绕组通电后电流、电感、磁链波形随转子呈周期性变化且为不规则形状;再加上SRM电磁关系复杂、控制策略多样等都给SRM建立模型造成了一定的困难。目前采用描述东莞环球电机电压方程、磁链方程和机械运动方程构建SRM数学模型来分析开关磁阻电机运行特性有一定的局限性,为精确建立SRM数学模型,仍需加大对开关磁阻电机模型和静态性能研究力度。同时随着SRM应用领域不断扩大,对电机建模的要求将会更高也会更严格,研究人员将更加注重电机性能的分析,使其满足应用中的不同要求。


2、完善开关磁阻电动机设计理论


  由于SRM双凸极结构和开关形式的供电方式,导致电机工作时必然存在转矩脉动和噪声,同时开关磁阻电机运行时相电流非正弦和磁链非线性增加了对其性能准确分析的难度。为达到降低损耗、减小转矩脉动和噪声的目的,必须优化电机定、转子的结构和几何尺寸。目前普遍采用二维非线性有限元法来分析开关磁阻电机内部饱和磁场,这种分析方法有明显的局限性,因此需要完善现有的设计理论,加强开关磁阻电机三维场设计研究。


3、优化SRD中控制器、电机本体和功率变换器的协调设计


  SRD是典型的机电一体化装置,电动机本体、功率变换器及控制器之间联系非常紧密,合理的设计可达到系统整体效果最优。其中电动机本体是SRD中最核心部分,功率变换器是SRD的重要组成部分,控制器是SRD系统的核心。由于SRM存在严重非线性,且控制参数多,虽然其控制系统结构简单,但实施控制却十分复杂。随着电机控制技术的不断深入研究,科研工作者将更先进的控制算法引入到开关磁阻电机调速系统中,比如采用模糊控制、模糊PI控制的混合式调节、滑模变结构控制、自适应控制、线性回馈控制以及人工神经网络控制等。为使系统整体最优,必须借助计算机辅助设计和多目标优化理论将SRD作为一个整体进行优化设计。


4、加强实用无位置传感器技术研究


  开关磁阻电机调速系统是关于电机位置的闭环系统,其转子位置信号是各相绕组导通和关断的依据。为保证电机能可靠运行,目前调速系统多用位置传感器来检测电机转子位置,但位置传感器的存在即增加系统设计成本及结构的复杂性,同时传感器应用于SRD,其坚固性不佳的缺陷将影响系统工作的可靠性,尤其是在比较恶劣的应用环境下,位置传感器故障将会导致整个系统无法运行。鉴于以上各种原因,SRM的应用领域受到一定限制,因此SRD无位置传感器是现阶段研究的热点。


5、加强开关磁阻电机振动、噪声分析及控制研究


  开关磁阻电机运行时磁路结构复杂,这就加大了在减小电机振动、噪声及优化控制等方面的难度,现阶段通过减小作用在定子上径向力大小是控制上述问题的主要逯径。而合理设计电机定子磁轭强度和定转子形状、优选电机的开通角和关断角及新的控制方法也是减小环球电机振动、噪声的方法。因此加强开关磁阻电机非线性振动理论研究(包括建立开关磁阻电机定子非线性系统数学模型和近似方法分析);并开展包括主动控制、半主动控制在内的开关磁阻电机定子振动、噪声新型控制策略研究。