新型磁通切換型可變磁通記憶電機(jī)研究.pdf

1、可變磁通記憶電機(jī)（Variable Flux Memory Machine，VFMM）被認(rèn)為是一種真正意義上的可調(diào)磁通永磁電機(jī)。該類電機(jī)通過定子繞組或者附加線圈施加瞬時(shí)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(diào)節(jié)氣隙磁場(chǎng)，并幾乎沒有電勵(lì)磁損耗。VFMM作為一種新概念的永磁電機(jī)，在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電及家用電器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文在全面分析VFMM國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)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(jié)合，提出了全新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的磁通切換型可變磁通記憶電機(jī)(SF-VFMM)。該電機(jī)既繼承了記憶電機(jī)高效調(diào)磁和調(diào)速范圍寬的特點(diǎn)，同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正弦，可以采用經(jīng)典的矢量控制。本文以SF-VFMM為研究對(duì)象，對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電磁特性、調(diào)磁機(jī)理、設(shè)計(jì)方法、數(shù)學(xué)模型、控制策略和實(shí)驗(yàn)測(cè)試等進(jìn)行了全面深入的研究。論文的主要研究工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)系統(tǒng)地介紹

3、課題的研究背景和意義，總結(jié)現(xiàn)有各類可調(diào)磁通永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和控制方法，分析目前國(guó)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?fù)?，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行原理，采用有限元法研究分析和比較不同結(jié)構(gòu)的電磁特性，探尋性能最優(yōu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　(3)基于近似分段線性模型和Frolich磁滯模型，并與有限元法結(jié)合對(duì)SF-VFMM的調(diào)磁機(jī)理進(jìn)行研究。對(duì)混合永磁結(jié)構(gòu)中低矯頑力永磁負(fù)

4、載運(yùn)行時(shí)的去磁現(xiàn)象進(jìn)行分析，給出有效避免該種去磁的設(shè)計(jì)原則。
　　(4)基于磁路解析方法，推導(dǎo)SF-VFMM關(guān)鍵電磁參數(shù)的解析表達(dá)式，揭示電機(jī)各電磁參數(shù)之間存在的制約關(guān)系，給出混合永磁磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，總結(jié)歸納一套適于SF-VFMM的通用電磁設(shè)計(jì)方法。
　　(5)提出調(diào)磁繞組的“功能切換”概念，據(jù)此提出“混合勵(lì)磁”和“直流-交流切換”SF-VFMM。分析混合勵(lì)磁運(yùn)行對(duì)電機(jī)電磁性能的影響，探尋最優(yōu)的直流勵(lì)磁控制策略;探討調(diào)磁繞

5、組“直流-交流切換”的可行性，研究其對(duì)電機(jī)弱磁能力的影響。
　　(5)建立SF-VFMM的非線性數(shù)學(xué)模型，基于MATLAB/Simulink進(jìn)行電機(jī)及其控制系統(tǒng)的仿真研究。依據(jù)電機(jī)在不同磁化狀態(tài)下運(yùn)行特性的變化，提出一種分步調(diào)磁控制策略，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)所提出的控制策略進(jìn)行驗(yàn)證。
　　(6)制作SF-VFMM樣機(jī)，搭建動(dòng)靜態(tài)性能測(cè)試和調(diào)磁控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。對(duì)樣機(jī)主要電磁特性、空載以及負(fù)載調(diào)磁驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。