新型磁通切換型可變磁通記憶電機研究.pdf

1、可變磁通記憶電機（Variable Flux Memory Machine，VFMM）被認為是一種真正意義上的可調磁通永磁電機。該類電機通過定子繞組或者附加線圈施加瞬時的充、去磁電流脈沖來改變記憶低矯頑力永磁材料的磁化狀態(tài)，從而靈活調節(jié)氣隙磁場，并幾乎沒有電勵磁損耗。VFMM作為一種新概念的永磁電機，在電動汽車、風力發(fā)電及家用電器等領域具有廣闊的應用前景。
　　本文在全面分析VFMM國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎上，針對現(xiàn)有結構存在的不足之

2、處，成功地將VFMM與磁通切換(Switched Flux，SF)原理相結合，提出了全新拓撲結構的磁通切換型可變磁通記憶電機(SF-VFMM)。該電機既繼承了記憶電機高效調磁和調速范圍寬的特點，同時又能夠實現(xiàn)感應電動勢正弦，可以采用經(jīng)典的矢量控制。本文以SF-VFMM為研究對象，對其拓撲結構、電磁特性、調磁機理、設計方法、數(shù)學模型、控制策略和實驗測試等進行了全面深入的研究。論文的主要研究工作包括以下幾個方面:
　　(1)系統(tǒng)地介紹

3、課題的研究背景和意義，總結現(xiàn)有各類可調磁通永磁電機的結構形式和控制方法，分析目前國內(nèi)外VFMM的研究現(xiàn)狀，指出現(xiàn)有VFMM研究存在問題。
　　(2)提出新型SF-VFMM，給出幾種典型的拓撲，分析其結構特點與運行原理，采用有限元法研究分析和比較不同結構的電磁特性，探尋性能最優(yōu)的拓撲結構。
　　(3)基于近似分段線性模型和Frolich磁滯模型，并與有限元法結合對SF-VFMM的調磁機理進行研究。對混合永磁結構中低矯頑力永磁負

4、載運行時的去磁現(xiàn)象進行分析，給出有效避免該種去磁的設計原則。
　　(4)基于磁路解析方法，推導SF-VFMM關鍵電磁參數(shù)的解析表達式，揭示電機各電磁參數(shù)之間存在的制約關系，給出混合永磁磁路結構設計原則，總結歸納一套適于SF-VFMM的通用電磁設計方法。
　　(5)提出調磁繞組的“功能切換”概念，據(jù)此提出“混合勵磁”和“直流-交流切換”SF-VFMM。分析混合勵磁運行對電機電磁性能的影響，探尋最優(yōu)的直流勵磁控制策略;探討調磁繞

5、組“直流-交流切換”的可行性，研究其對電機弱磁能力的影響。
　　(5)建立SF-VFMM的非線性數(shù)學模型，基于MATLAB/Simulink進行電機及其控制系統(tǒng)的仿真研究。依據(jù)電機在不同磁化狀態(tài)下運行特性的變化，提出一種分步調磁控制策略，并通過仿真和實驗對所提出的控制策略進行驗證。
　　(6)制作SF-VFMM樣機，搭建動靜態(tài)性能測試和調磁控制實驗系統(tǒng)。對樣機主要電磁特性、空載以及負載調磁驅動控制進行了實驗研究。