SRM磁场有限元分析及无位置传感器控制系统研究

论文摘要

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）具有很多优越于其他电机的特点，结构简单坚固、成本低、高容错性能以及高速运行能力。作为一种新型调速传动系统—开关磁阻电机传动系统（Switched Reluctance Drives,简称SRD），由于具有严重的非线性特性，导致研究非常困难，在电机理论、性能分析和设计等方面都不够成熟完善，还有很多理论和应用研究问题有待解决。主要的研究方向有：电磁场理论分析、功率电路设计、间接位置检测技术和控制系统仿真等。本文针对开关磁阻电动机磁场有限元分析及间接位置检测技术展开研究工作，以期解决SRM磁场理论分析和无位置传感器控制系统的应用问题。针对开关磁阻电机定、转子极间显著的边缘效应和高度的局部饱和特点，基于大型有限元分析软件ANSYS，采用全场域二维电磁场有限元分析，对SRM的磁场分布、静态特性等进行了大量的仿真计算。通过仿真的结果，一方面得出了开关磁阻电机在几个典型转子位置下的磁场分布图，并总结了电机内磁场的分布规律；另一方面根据计算结果获得了电机ψ-i-θ关系曲线、电感曲线和静态转矩曲线等参数。这些工作为分析SRM的工作原理，建立其合理的非线性模型提供了理论基础和可靠依据。研究转子位置间接检测方法，提出了基于模糊推理规则的转子位置估算方法，给出了一种提高估算精度的策略，并针对此方法中的估算误差和鲁棒性进行了分析，最后利用MATLAB／SIMULINK仿真平台，根据电机的非线性模型，分别对其控制特性、SRD传动系统以及转子位置估算方法进行了仿真实验研究，可以满足无位置传感器SRM控制系统的要求。结果表明，转子位置间接估算方法具有很好的鲁棒性和精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 无位置传感器SRD控制系统研究现状
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 第二章 SR电机的数学模型
• 2.1 SR电机的基本结构和运行原理
• 2.2 SR电机的基本方程式
• 2.3 SR电机的数学模型
• 2.4 SR电机的控制方式
• 2.5 小结
• 第三章 基于ANSYS软件的SRM磁场有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 ANSYS软件介绍
• 3.3 SR电机二维磁场有限元分析
• 3.4 基于ANSYS软件的SRM样机二维磁场有限元分析
• 3.5 小结
• 第四章 SRD基于模糊推理规则的转子位置检测方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 模糊控制器的基本结构和工作原理
• 4.3 转子位置模糊推理估算方法
• 4.4 基于模糊推理规则的间接位置检测方法的误差分析
• 4.5 小结
• 第五章 无位置传感器SRD控制系统的仿真实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 MATLAB/SIMULINK软件简介
• 5.3 SRD控制系统仿真研究
• 5.4 基于模糊推理规则的转子位置估计方法仿真
• 5.5 小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 致谢