论文题目: 永磁式双凸极电机稳态特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力电子与电力传动
作者: 胡勤丰
导师: 严仰光
关键词: 双凸极电机,永磁式,电励磁式,有限元法,稳态分析法,静态特性,稳态特性
文献来源: 南京航空航天大学
发表年度: 2005
论文摘要: 永磁式双凸极电机是随着电力电子及永磁材料的发展而在上世纪九十年代出现的一种可控交流调速系统,各国学者对此进行了大量的研究工作,提出了各种结构形式的永磁式双凸极电机,以及电励磁式双凸极电机。本文在现有双凸极电机研究成果的基础上,采用理论分析和试验验证的方法,重点研究了双凸极电机系统的稳态运行特性以及影响稳态特性的相关因素。首先介绍了所研究的双凸极电机结构以及电动运行时系统构成情况,从能量守恒的角度构建了永磁式双凸极电机的数学模型,在永磁磁链线性化处理的基础上提出了控制方式一、角度提前方式、控制方式二等电动运行方式,并建立了各电动运行方式的模态方程,是对双凸极电机进行进一步研究的基础。针对12/8极永磁式双凸极电机,采用二维平面有限元法对电机内磁场进行分析计算,研究了电机磁场分布、气隙磁密、绕组磁链、绕组电感、静态转矩等一系列电机静态特性。在有限元计算结果及系统模态方程的基础上,构建了系统稳态运行仿真模型,对系统稳态运行过程中的电流、磁链、电感、电势、输出转矩等稳态特性进行了初步的研究,并通过相关试验进行验证。采用理论分析、仿真模拟、试验验证相结合的方法,分别研究了双凸极电机的空载特性、转矩电流特性、转速电压特性、机械特性,并对各种控制方式进行了分析、比较,为在实践中更好地应用双凸极电机提供了一定的依据。以有限元法和系统稳态分析法为工具,研究了改变电机结构参数对电机静态特性和系统稳态特性的影响,文中主要是针对电机气隙、磁钢磁化方向长度、铁芯长度、定转子齿高比等结构变化进行了研究,为合理地设计电机提供参考。本文针对9kw永磁式双凸极电机和18kw电励磁式双凸极电机分别设计了基于80c196kb处理器为核心的数字控制系统,为实现对双凸极电机系统的研究提供了可靠的试验条件。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 课题背景和研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本课题研究对象
1.4 本文研究过程和主要内容
第二章 双凸极电机的基本概念
2.1 电机结构
2.1.1 永磁式双凸极电机
2.1.2 电励磁式双凸极电机
2.2 系统构成
2.2.1 位置传感器
2.2.2 功率变换器
2.2.3 控制器
2.3 电机数学模型
2.4 电动运行方式
2.4.1 控制方式一
2.4.2 控制方式一角度提前控制方式
2.4.3 控制方式一修正方式
2.4.4 控制方式二
2.5 本章小结
第三章 双凸极电机系统研究方法
3.1 有限元法分析永磁式双凸极电机电磁场
3.1.1 边值问题和等价条件变分问题
3.1.2 条件变分问题的离散化
3.1.3 非线性方程组的求解
3.2 有限元法分析结果
3.2.1 磁场分布
3.2.2 磁链计算
3.2.3 电感计算
3.2.4 静态转矩分析
3.3 系统稳态运行性能分析法
3.3.1 求解电动运行模态方程
3.3.2 转矩计算
3.3.3 磁链及电感计算
3.3.4 感应电势计算
3.3.5 运动方程
3.3.6 模型编程思想
3.4 系统稳态特性分析
3.4.1 控制方式一仿真结果
3.4.2 控制方式一角度提前仿真结果
3.4.3 控制方式二仿真结果
3.4.4 控制方式一修正仿真结果
3.5 本章小结
第四章 双凸极电机的基本特性
4.1 准备知识
4.2 空载特性
4.3 转矩电流特性
4.3.1 理论分析
4.3.2 仿真结果
4.3.3 试验结果
4.3.4 小结
4.4 转速电压特性
4.4.1 理论分析
4.4.2 仿真结果
4.4.3 试验结果
4.4.4 小结
4.5 机械特性
4.5.1 控制方式一的机械特性
4.5.2 角度提前对机械特性的影响
4.5.3 控制方式二的机械特性
4.6 系统效率
4.7 本章小结
第五章 结构参数对双凸极电机特性的影响
5.1 气隙与电机特性的关系
5.1.1 静态特性
5.1.2 稳态运行特性
5.1.3 小结
5.2 磁钢磁化方向平均长度与电机特性的关系
5.2.1 静态特性
5.2.2 稳态运行特性
5.2.3 小结
5.3 铁芯长度与电机特性的关系
5.3.1 静态特性
5.3.2 稳态特性
5.3.3 小结
5.4 电机齿高与电机特性的关系
5.4.1 静态特性
5.4.2 稳态运行特性
5.4.3 小结
5.5 本章小结
第六章 全文总结与展望
6.1 本文的主要工作和创新点
6.2 需要进一步研究的工作
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
攻读博士学位期间参加的科研项目
附录一
附录二
发布时间: 2006-09-05
参考文献
- [1].电励磁双凸极电机转矩特性与控制方法研究[D]. 王寅.南京航空航天大学2017
- [2].混合励磁双凸极电机基本性能研究[D]. 秦海鸿.南京航空航天大学2006
- [3].永磁式双凸极电机新型驱动系统研究[D]. 马长山.南京航空航天大学2007
- [4].电励磁双凸极电机高压直流发电系统研究[D]. 王莉.南京航空航天大学2006
- [5].永磁开关磁链直线电机研究[D]. 王灿飞.浙江大学2012
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- [5].永磁同步电机伺服系统研究[D]. 陈荣.南京航空航天大学2005
- [6].定子双馈双凸极永磁电机及其控制系统研究[D]. 李永斌.上海大学2004
- [7].横向磁通永磁同步电机研究[D]. 刘哲民.沈阳工业大学2006