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開(kāi)關(guān)磁阻電機電流換相優(yōu)化試驗方案介紹

發(fā)布時(shí)間:2021-5-25 17:59:44      點(diǎn)擊次數:3594

  開(kāi)關(guān)磁阻電機(SRM)具有結構簡(jiǎn)單、轉子無(wú)繞組、永磁體等優(yōu)點(diǎn)。與其他電機相比,轉動(dòng)慣量小,可高速旋轉,可靠性高,增加了開(kāi)關(guān)磁阻電機的使用范圍。然而,SRM具有扭矩脈動(dòng)大、噪音大的缺點(diǎn)。準確控制需要準確的位置信號。適當的開(kāi)關(guān)角隨電流和轉速而變化。本文研究了離線(xiàn)狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)角。

  電流轉換過(guò)程考慮兩個(gè)控制目標。

  給定電流下的大輸出扭矩;

  小扭矩脈動(dòng)。開(kāi)關(guān)角被視為相電流和轉速的函數。計算得到的值存儲在計算機系統中,形成二維表格。

  優(yōu)化了SRD開(kāi)關(guān)磁阻電機模擬模型的過(guò)程,進(jìn)一步進(jìn)行了實(shí)驗驗證。

  SRM模型。

  一般來(lái)說(shuō),假定轉子尺寸是理想的,而忽略了渦流和相互感應。這個(gè)假設下,SRM開(kāi)關(guān)磁阻電機的扭矩可以表示為每個(gè)相轉矩的和,每個(gè)相轉矩只與其相電流和轉子位置有關(guān)。相轉矩可以從磁鏈-電流-轉子位置角特性曲線(xiàn)獲得。這些曲線(xiàn)可以通過(guò)靜態(tài)測量獲得,并存儲在二維表中。這種方法需要大量測量或計算。而且表很難建立。二維表在實(shí)時(shí)控制過(guò)程中效率也很低。為了避免上述困難,通過(guò)簡(jiǎn)化扭矩公式,磁鏈和扭矩可以變成兩個(gè)一維函數。通過(guò)簡(jiǎn)化后的模型離線(xiàn)計算出開(kāi)關(guān)角。

  優(yōu)化過(guò)程。

  通過(guò)模型分析了SRM的兩個(gè)控制目標。一個(gè)目標是使平均扭矩與參考電流之比較大;二個(gè)目標是扭矩的平方根與平均扭矩之比大。把這兩個(gè)目標視為速度和電流值的函數。通過(guò)MATLAB完成模擬和優(yōu)化程序,通過(guò)MATLAB工具箱中的OPTIMZATION解決優(yōu)化問(wèn)題。

  實(shí)驗結果表明,小扭矩脈動(dòng)目標控制得到了扭矩波動(dòng)的小值,約為扭矩平均值的百分之五。以大扭矩為控制目標的扭矩大于百分之二十的平均扭矩值。固定開(kāi)關(guān)角的扭矩變動(dòng)在百分之5-15之間。

  高性能的SRM開(kāi)關(guān)磁阻電機驅動(dòng)器需要控制電流相變角度,并隨轉速和電流的變化而變化。相變角度的選擇可以根據不同的控制目標進(jìn)行不同的選擇。本文研究了扭矩和電流比大和小扭矩脈動(dòng)兩個(gè)控制目標下的開(kāi)關(guān)角度優(yōu)化。一個(gè)優(yōu)化目標適合高速,二個(gè)控制目標適合低速。優(yōu)化過(guò)程可以離線(xiàn)完成,然后優(yōu)化值存儲在表中。實(shí)驗結果表明,提到的控制方法取得了良好的效果。

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