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OMAL歐瑪爾開關(guān)穩(wěn)態(tài)特性研究
歐瑪爾開關(guān)存在的主要問題是可靠性較差，其zui主要原因是主電路運(yùn)行于硬開關(guān)方式，功率器件的開關(guān)損耗、開關(guān)應(yīng)力和開關(guān)噪聲都很大，從而降低了其可靠性。采用軟開關(guān)技術(shù)能使功率器件開關(guān)時(shí)電壓和電流的軌跡相錯(cuò)開，從而有效改善這一問題。此外，控制模式的改進(jìn)也能有效提高弧焊電源的可靠性，本文采用了峰值電流模式控制，并對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行建模，同時(shí)采用計(jì)算機(jī)仿真對(duì)變換器和系統(tǒng)輔助分析。

OMAL歐瑪爾開關(guān)穩(wěn)態(tài)特性研究
以歐瑪爾開關(guān)SR 電機(jī)）磁場(chǎng)的有限元分析及穩(wěn)態(tài)特性研究為主題開展研究工作，以期促進(jìn)歐瑪爾開關(guān)的推廣應(yīng)用及歐瑪爾開關(guān)磁場(chǎng)理論的發(fā)展。 針對(duì)歐瑪爾開關(guān)定、轉(zhuǎn)子極存在顯著的邊緣效應(yīng)和高度的局部飽和特點(diǎn)，本文在系統(tǒng)地總結(jié)電機(jī)電磁場(chǎng)以及工程電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，基于大型有限元分析軟件 ANSYS,采用全場(chǎng)域二維電磁場(chǎng)有限元分析，對(duì)歐瑪爾開關(guān)的磁場(chǎng)分布、靜態(tài)特性等進(jìn)行了大量的計(jì)算。通過仿真的結(jié)果，一方面得出了歐瑪爾開關(guān)在幾個(gè)典型轉(zhuǎn)子位置下的磁場(chǎng)分布圖，并總結(jié)了電機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)的分布規(guī)律；另一方面根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制出了歐瑪爾開關(guān)的磁化曲線族，即 ψ ?θ？i關(guān)系曲線，電感曲線和靜態(tài)轉(zhuǎn)矩曲線等參數(shù)，這些工作為分析歐瑪爾開關(guān)的工作原理及歐瑪爾開關(guān)的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用，建立歐瑪爾開關(guān)合理的非線性模型提供了理論基礎(chǔ)和可靠依據(jù)。 本文還建立了歐瑪爾開關(guān)的等效磁網(wǎng)絡(luò)模型，利用有限元分析計(jì)算的磁化曲線族對(duì)歐瑪爾開關(guān)的穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了仿真研究。
由于弧焊電源負(fù)載變化范圍很大，因此要求軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)的范圍要很大。本文針對(duì)目前軟開關(guān)逆變弧焊電源變換器的應(yīng)用，分析了FB-ZVS-PWM變換器滯后臂較難實(shí)現(xiàn)零電壓開通的原因，并采用副邊輔助電感的方法來克服。通過仿真的方法分析了FB-ZVS-PWM變換器中橋臂電容對(duì)IGBT關(guān)斷損耗的影響：隨著橋臂電容的增大，關(guān)斷損耗顯著降低。但是滯后臂由于較難實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，不能并聯(lián)較大的電容，因此，滯后臂關(guān)斷損耗較大。采用FB-ZVZCS-PWM變換器可克服這一問題，它在超前臂關(guān)斷后，將原邊環(huán)流電流衰減到零并保持，使滯后臂實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)。然而，傳統(tǒng)的FB-ZVZCS-PWM變換器采用阻斷電容衰減原邊環(huán)流電流，衰減的快慢受負(fù)載影響很大，難以在全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)滯后臂的軟開關(guān)。本文采用原邊變壓器輔助網(wǎng)絡(luò)的方法來衰減原邊環(huán)流電流，該方法使原邊環(huán)流電流衰減的快慢與負(fù)載無關(guān)，且可通過改變輔助變壓器的變比來改變，從而容易在全范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)滯后臂的軟開關(guān)。 加大超前臂電容會(huì)導(dǎo)致超前臂換流時(shí)間變化范圍很大，這與傳統(tǒng)移相控制中死區(qū)時(shí)間固定相矛盾。采用有限雙極性控制的方法可有效解決這一問題，該方法更適合于控制用于弧焊電源的FB-ZVS-PWM或FB-ZVZCS-PWM變換器。 傳統(tǒng)的逆變焊機(jī)采用電壓模式單閉環(huán)控制，它響應(yīng)較慢，沒有抗偏磁能力，也不能對(duì)功率器件進(jìn)行實(shí)時(shí)電流限制，因此影響了變換器的可靠性。為此，本文采用峰值電流模式控制，內(nèi)環(huán)控制功率器件每個(gè)開關(guān)周期的峰值電流，實(shí)現(xiàn)功率器件電流限制和自動(dòng)糾正偏磁并大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度； 外環(huán)控制焊機(jī)輸出的平均電流。 為了進(jìn)行電源系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，本文建立了電壓模式和峰值電流模式控制的逆變弧焊電源數(shù)學(xué)模型，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。在峰值電流模式控制下，輸出電感被內(nèi)環(huán)“吸收”，表現(xiàn)出從控制到輸出的頻率特性在變換器頻率的一半以內(nèi)近似為比例特性，它不受負(fù)載的影響，這使補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)容易設(shè)計(jì)，且系統(tǒng)性能明顯優(yōu)于采用電壓模式。 采用上述方法，并根據(jù)焊接工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)了相關(guān)的外特性控制電路，本文研制了焊條電弧焊和鎢極氬弧焊兩用焊機(jī)，輸出電流為20A~400A。

OMAL歐瑪爾開關(guān)穩(wěn)態(tài)特性研究
本文主要討論了電機(jī)在角度位置控制方式下的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況，計(jì)算出了相電流和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。計(jì)算結(jié)果非常接近實(shí)測(cè)值，從而說明本文建立的等效磁網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)歐瑪爾開關(guān)穩(wěn)態(tài)特性的研究具有較高的精度，同時(shí)說明本文所建立的歐瑪爾開關(guān)二維有限元分析模型計(jì)算出的性能參數(shù)也是比較準(zhǔn)確可靠的，進(jìn)而為歐瑪爾開關(guān)的設(shè)計(jì)、性能校核、穩(wěn)態(tài)性能分析、實(shí)時(shí)控制和開發(fā)研制等探索了一整套比較準(zhǔn)確可靠的分析方法。