电励磁双凸极电机电流型驱动系统研究

摘要

电励磁双凸极电机（WFDSM）以其结构简单、控制灵活的特点，在高速高效电机领域有着十分广阔的应用前景。本文主要研究了电励磁双凸极电动机电流型控制系统，对传统电压型控制系统中WFDSM工作模态进行了分析的基础上，指出调速范围与斩波频率之间的矛盾，提出了一种电流型控制系统的拓扑结构及相应的12拍控制策略，为高速电励磁双凸极电动机的实践应用奠定了基础。
　　本文首先介绍了电励磁双凸极电动机的工作原理，详细分析了电枢反应对电动机的影响。建立了WFDSM简化的数学模型和电路模型，对传统全桥电压型控制方式进行了研究，指出了传统控制方式不仅会产生较大电流尖峰，而且无法实现宽转速范围内的调速。然后，为了解决传统控制方式存在的问题，提出并分析了电流型控制拓扑及相应的12拍控制策略，通过调节母线电流来控制转速，拓宽了电机的调速范围。建立了电励磁双凸极电动机电流型转速电流双闭环控制系统的简化数学模型，针对12/8极结构的电励磁双凸极电动机，通过有限元仿真软件Ansoft Maxwell和Simplorer建立了电流型调速系统的精确模型，并通过仿真研究了系统的稳态和动态性能。最后，搭建了基于DSP与CPLD的电励磁双凸极电动机电流型控制系统，详细介绍了系统软件和硬件的设计过程，完成了对样机的调速实验，结果验证了电励磁双凸极电动机电流型调速系统具有良好的运行性能和较宽的调速范围，并且在一定范围内，逆变桥开关管能够实现软开关，适合于WFDSM高速宽调速范围的应用场合。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 电励磁双凸极电机的发展历程

1.3 双凸极电机调速控制方式的研究现状

1.4 选题依据及研究内容

第二章 电励磁双凸极电动机的基本结构和传统控制方法

2.1 引言

2.2 电励磁双凸极电动机的基本结构

2.3 励磁电流对电励磁双凸极电机的影响

2.4 电枢电流对电励磁双凸极电动机的影响

2.5 电枢反应对电励磁双凸极电动机的影响

2.6 电励磁双凸极电动机的数学模型

2.7 电励磁双凸极电动机电压型控制器的控制策略

2.8 电压型提前角控制方式

2.9 电压型三相六拍控制方式

2.10 电压型控制方式的关键问题

2.11 本章小结

第三章 电励磁双凸极电动机电流型调速系统

3.1 引言

3.2 电流型控制器的基本原理

3.3 电流型电励磁双凸极电机调速系统的数学建模

3.4 电流型电励磁双凸极电机调速系统的仿真

3.5 本章小结

第四章 调速系统的设计及实验

4.1 引言

4.2 WFDSM调速系统的硬件设计

4.3 WFDSM电流型调速系统的软件设计

4.4 实验结果及分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 后续研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录 WFDSM不同励磁电流下的机械特性