基于有限元分析无位置传感器开关磁阻电机控制的研究

摘要

开关磁阻电机调速系统(Switched Reluctance Drive,简称SRD)是80年代中期发展起来的新型交流调速系统,是当今电气传动领域的热门课题之一。它具有结构简单,可靠性高,调速范围宽,可以实现高启动转矩和低启动电流等突出特点,使其成为与传统的交流电机调速和直流电机调速系统强有力的竞争者,目前,SRD已经开始广泛应用于风机,水泵,矿业机械,空气压缩机,压力机,龙门刨,抽油机,传送带,塑料机械,造纸机械和机床等领域。
　　开关磁阻电机调速系统问世时间短,发展迅速,但是它覆盖了机械工程、微型计算机控制、电机设计与制造、电力电子技术等一系列的综合应用范围,因此存在许多突出的缺点。本文以无位置传感器和开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)精确建模为主题展开了理论分析和实验研究。主要工作如下:
　　(1)介绍开关磁阻调速系统的原理和各个部分的组成,以四相(8/6)极SRM为研究对象,对其进行线性、准线性和非线性数学模型进行分析,并以MATLAB为仿真平台,建立线性和非线性模型。阐述SRM的控制方法,并用电压斩波控制和电流斩波控制方式建立SRD动态仿真。
　　(2)简要介绍电机电磁场计算的原理和有限元的基本思想,使用ANSYS10.0软件对SRM进行二维静态有限元分析。
　　(3)介绍无位置传感器的现状和发展状态,在其基础上选择自己研究的方法。研究自适应模糊神经网络的结构和算法,实现无位置传感器检测功能。
　　(4)在理论的基础上,搭建实验平台。设计SRD硬件电路和软件程序,用以验证其可行性。

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第1章 绪论

1.1 开关磁阻电机调速系统的发展应用概述及研究方向

1.2 无位置传感器技术国内外研究现状

1.3 本课题研究的目的和意义

1.4 本文的主要内容

第2章 开关磁阻电机调速系统的基本原理及动态仿真

2.1 SRD的基本结构与优点

2.2 SRD的控制方式及动态仿真

第3章 基于ANSYS开关磁阻电机的二维有限元分析

3.1 电磁场基本理论

3.2 有限元基本思想

3.3 基于ANSYS软件的SRM有限元分析

第4章 基于ANFIS的无位置传感器控制

4.1 模糊神经网络技术

4.2 ANFIS的结构及其训练算法

4.3 基于ANFIS的SRM的无位置传感器的控制策略

第5章 基于DSP的SRM无位置传感器调速系统

5.1 SRD的硬件结构图

5.2 硬件系统的设计

5.3 系统软件设计

5.4 实验结果分析

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所发表的学术论文与研究成果