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车用多向新型极性按键的阻化发电机程序体系带动解析和摹拟

时间:2012-4-14 12:36:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

  堵转特性的有限元仿真不同转子位置所对应的堵转转矩分别为起始角度为6°和12°时的堵转转矩曲线,其堵转转矩不随时间的变化而变化,转矩上的纹波是堵转状态时相电流斩波导致的。用有限元法仿真的12/10SR电机的矩-角特性如所示。斩波电流从下往上分别为Imax=20A、30A、40A.图中,随着电流斩波的增大,开关磁阻电机的矩一角特性曲线向上平移,在整个转子角周期内斩波电流Imax=20A的转矩近似为Imax=10A时的4倍,因此在实际控制中我们所选的斩波电流Imax要尽量大,以满足ISAD系统对SR电机的要求。

  6°堵转转矩曲线(b)12°堵转转矩曲线不同起始位置的起动转矩特性是导通角度分别为1/2周期和1/3周期时的合成矩角特性曲线,从图中明显可以看出1/2周期导通时,最小起动转矩较大,并且转矩的脉动很小,而1/3周期导通,由于相之间的重合少,最小起动转矩较小,最大起动转矩与1/2转子角周期导通时相差不多,但是转矩脉动较大,因此起动性能较差。导通角的不同将导致参与起动的相数不同,导通角最大为1/2转子角周期,如果导通角太大,将有一些相会产生负转矩,可能会影响电机的正常起动。

  不同电流时的矩-角特性(a)1/2周期导通合成矩-角特性(b)1/3周期导通合成矩-角特性六相12/10结构开关磁阻起动/发电机样机合成矩-角特性2.2起动过程仿真动态过程仿真斩波电流Iref=15A,滞环宽度为1.0A,开通角on=0,初始位置=1.1°。

  从(b)中可以看出,电流的导通区域比较大,由(d)可知,总的转矩波动也比较小,相与相之间的转矩有重叠部分。对每一相来说,随着转速的上升,由于关断角增大且导通时间延长,使得电流在进入电感下降区域可能电流不为零,产生了一些负的转矩,但是的起动性能还是不错的,基本平稳起动。

  起动试验结果分析(a)转速(b)相电流(c)相转矩(d)合成转矩on=0°、off=16°时的仿真结果3.1六相2.5kW12/10结构开关磁阻起动/发电机样机矩-角特性的测量结果及仿真对比实验结果与仿真结果很相近,同时也存在着一些误差(实验测量数据偏大),主要原因有以下几点:1.经过整流后提供给开关磁阻绕组的直流电流(起动电流)存在一些交流分量,交流电流可能在起一定的作用;2.电流表存在一定的误差,在读取数值的时候也存在一定的误差。

  实验结果与分析在起动实验的过程中采用了电流斩波(CCC)+固定开通和关断角的角度位置控制方式。在某一固定开通角度区间,随着转速的提高,相电流斩波次数减少,相电流也减小,这是由于电机转速越高,则运动电势作用越明显,抑制了相电流上升速率。母线电流的大小随着速度的增大而增大,由于母线电压固定不变,随着速度的增大必然导致输出功率的上升,所以母线电流必然增大。不同的固定开通和关断角度对其母线电流的影响也还较大,在速度基本相同的时候,0°~12°开通时的母线电流要小于0°~18°,这是因为0°~12°开通时绕组续流时间要比0°~18°时间长,对于母线电流来说所产生的负电流要多一些。

  结论本文对开关磁阻起动/发电机堵转起动性能以及起动过程做了基于有限元方法的仿真分析。对开关磁阻起动/发电机进行了实验验证,并与有限元仿真结果做了比较,结果十分相近,还对起动过程的实验结果做了分析。