永磁式双凸极电机稳态特性研究

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1、南京航空航天大学博士学位论文永磁式双凸极电机稳态特性研究姓名：胡勤丰申请学位级别：博士专业：电力电子与电力传动指导教师：严仰光20050401南京航空航天大学博士学位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

2、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

3、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。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

4、态特性I永磁式双凸极电机稳态特性研究AbstractDoublySalientPermanentMagnet(DSPM)motorsystemisakindofcontrollablevariable-speedsystem,anditwasproposedinlast90’salongwiththedevelopmentofpowerelectronicsandpermanentmaterials.Vastresearcheshavebeendoneonthekindofmotorbymanyscholarsfromvariouscountries.Andvarious

5、kindsofstructureforthemotorareproposed,includingDoublySalientElectromagnetic(DSEM)motor.OnthebaseofexistingconclusionsaboutDoublySalientMotor,thesteadycharacteristicsandcorrelativefactorsofthemotorsystemareinvestigatedthoroughlyinthistextbythemethodsofboththeoryanalysisandexperimenttest.F

6、irst,aintroductionaboutthestructureoftheconcernedDoublySalientMotorisgiven.Meanwhile,thecompositionofthemotorsystemisalsogivenwhilethemotorworksasastarter.AmathematicsmodelforDoublySalientPermanentMagnetmotorisconstructedfromtheviewofconversationofenergy.Onthebaseoflineardisposalforperman

7、entmagneticflux,somecontrolstrategiesareputforwardsuchascontrolmodeI,angularadvancecontrolmodeandcontrolmodeII.Andforeachstrategy,correspondingone-orderconstantcoefficientnonlineardifferentialequationsaregiven.AndallthesearethebasesofamoreadvancedresearchforDoublySa