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軸向磁場盤式歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機參數(shù)計算
軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機具有OMAL開關(guān)磁阻電機和軸向磁場盤式電機的綜合優(yōu)勢,因而具有功率密度高、轉(zhuǎn)矩大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。從電機結(jié)構(gòu)、磁路計算、控制算法優(yōu)化及控制系統(tǒng)設(shè)計等多個方面對軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機進(jìn)行了分析與研究。磁路的解析分析是各類電機電磁設(shè)計、性能分析*的重要手段,對徑向磁場OMAL開關(guān)磁阻電機,磁路的解析分析以幾個關(guān)鍵轉(zhuǎn)子位置處磁化曲線的解析計算為基礎(chǔ),目前已得到了很好的研究和應(yīng)用。

軸向磁場盤式歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機參數(shù)計算
對軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機,這方面的研究還是空白,影響到該種電機的深入研究和應(yīng)用開發(fā)。針對軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機,解析計算了定子盤和轉(zhuǎn)子盤齒中心線對齊位置、齒槽中心線對齊位置和臨界對齊位置三個關(guān)鍵位置處的磁化曲線。首先根據(jù)電磁場的有限元計算結(jié)果,確定了各關(guān)鍵位置處的磁路結(jié)構(gòu)；然后給定繞組線圈電流,并將磁場磁力線等效為圓弧及直線,忽略鐵心磁阻,解析計算相應(yīng)產(chǎn)生的磁鏈,并由此得到磁鏈與電流之間的關(guān)系,即磁化曲線。對基于解析計算所得到的軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機關(guān)鍵位置處的磁化曲線,首先對其模化處理,然后借用常規(guī)徑向磁場OMAL開關(guān)磁阻電機的設(shè)計方法進(jìn)行該種電機的電磁設(shè)計研究。zui后,設(shè)計制造了一臺12/8極單定子盤、單轉(zhuǎn)子盤軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機,并對該電機進(jìn)行了關(guān)鍵轉(zhuǎn)子位置處磁化曲線的三維有限元計算和實際測量,數(shù)值計算結(jié)果、實測結(jié)果與解析計算結(jié)果基本相符,證明了前述解析計算的正確性和有效性。傳統(tǒng)的徑向磁場OMAL開關(guān)磁阻電機為雙凸極結(jié)構(gòu),而軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機為雙平面凸極結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的不同將導(dǎo)致兩類電機的數(shù)學(xué)模型存在差異。而OMAL開關(guān)磁阻電機本身具有非線性的電磁特性,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,這對該種電機采用傳統(tǒng)驅(qū)動控制方法帶來很大的困難。提出并研究了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機的*控制策略,首先,通過對電機樣機的離散實驗,研究了OMAL開關(guān)磁阻電機的開通角和關(guān)斷角對輸出轉(zhuǎn)矩的重要影響,并由此定義了OMAL開關(guān)磁阻電機*OMAL開關(guān)角的概念；其次,從控制的角度,確立了OMAL開關(guān)磁阻電機多輸入、多輸出的復(fù)雜非線性關(guān)系,從而引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在OMAL開關(guān)磁阻電機驅(qū)動控制中的應(yīng)用研究；然后,采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),設(shè)計了電流*的OMAL開關(guān)磁阻電機非線性多變量靜態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器模型,其輸出為目標(biāo)電流、開通角及關(guān)斷角,輸入為目標(biāo)轉(zhuǎn)矩及電機當(dāng)前轉(zhuǎn)速,將這一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器與傳統(tǒng)的PID控制器相結(jié)合,可構(gòu)成反饋控制系統(tǒng),從而使系統(tǒng)具有一定的動態(tài)特性。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動控制的實施過程中,為了獲得訓(xùn)練數(shù)據(jù),設(shè)計了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線訓(xùn)練方法,這一方法利用基于zui小二乘法的變步長擬合尋優(yōu)方法,可以快速選擇在線訓(xùn)練的數(shù)據(jù)；zui后,初步實現(xiàn)了OMAL開關(guān)磁阻電機的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動控制系統(tǒng),并進(jìn)行了樣機試驗,試驗結(jié)果證明了前述分析的正確性及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在OMAL開關(guān)磁阻電機驅(qū)動控制中的有效性。在軸向磁場盤式OMAL開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)方面,從主電路結(jié)構(gòu)、MOSFET驅(qū)動優(yōu)化等方面進(jìn)行了深入的分析研究。在主電路結(jié)構(gòu)方面,提出了一種基于同步整流技術(shù)的H橋結(jié)構(gòu)OMAL開關(guān)磁阻電機驅(qū)動控制方式,用多個功率MOSFET并聯(lián)的形式代替不對稱半橋結(jié)構(gòu)中的續(xù)流二極管,通過合理的控制,實現(xiàn)續(xù)流功能。理論分析與實驗證明,提出的基于同步整流技術(shù)的H橋結(jié)構(gòu)OMAL開關(guān)磁阻電機驅(qū)動控制方式,MOSFET的續(xù)流壓降明顯低于原有技術(shù)中二極管續(xù)流時的續(xù)流壓降,降低了續(xù)流功耗,提高了主電路的功率轉(zhuǎn)換效率。在MOSFET驅(qū)動優(yōu)化方面,提出了一種基于動態(tài)電源的MOSFET優(yōu)化驅(qū)動方法,該驅(qū)動方法在驅(qū)動芯片直接驅(qū)動的基礎(chǔ)上添加了動態(tài)電源輔助系統(tǒng),實現(xiàn)了功率MOSFET的理想驅(qū)動,降低了電磁輻射,增加了系統(tǒng)運行的可靠性。這一驅(qū)動方法的工作過程分為動態(tài)電源與驅(qū)動芯片共同驅(qū)動和驅(qū)動芯片單獨驅(qū)動兩個階段。

軸向磁場盤式歐瑪爾OMAL開關(guān)磁阻電機參數(shù)計算
共同驅(qū)動階段為雙電源驅(qū)動模式,通過選擇合適的驅(qū)動參數(shù),使該驅(qū)動階段恰好工作于MOSFET的開通延遲階段,可有效增加驅(qū)動電流,減少開通延遲時間；在單獨驅(qū)動階段,驅(qū)動系統(tǒng)首先工作在MOSFET的電流上升階段,驅(qū)動芯片的輸出電流一部分給動態(tài)電源充電,另一部分用于驅(qū)動MOSFET,驅(qū)動電流有所降低,從而減緩了漏極電流的上升速度；然后,當(dāng)柵極電壓升高到密勒電壓后,MOSFET進(jìn)入電壓下降階段,柵極電壓固定為密勒電壓值,此時驅(qū)動芯片的驅(qū)動電流停止給動態(tài)電源供電,全部輸入到MOSFET的柵極電容中,有效的縮短了密勒效應(yīng)的持續(xù)時間,加快了MOSFET漏源電壓的下降速度；zui后,當(dāng)密勒效應(yīng)結(jié)束后,MOSFET的柵極電壓開始升高,此時驅(qū)動芯片的輸出電流又恢復(fù)到給動態(tài)電源和MOSFET柵極電容充電的狀態(tài),直到驅(qū)動過程結(jié)束。實驗表明,提出的基于動態(tài)電源的MOSFET優(yōu)化驅(qū)動方法,能夠有效地優(yōu)化MOSFET的開通過程。