高速开关磁阻电机换相技术研究及功率变换器设计.doc

摘要: 本文的主要内容为研究开关磁阻调速电机的功率变换器。首先介绍了开关磁阻电动机调速系统研究背景及现状，接着对开关磁阻电机的基本结构、数学模型以及控制策略进行分析介绍，通过线性分析了解高速运行状态下产生的一些问题，为后续研究奠定理论基础。功率变换器是开关磁阻电机的重要组成部分，本文详细阐述了几种功率变换电路，并对其优缺点进行比较。针对高速开关磁阻电机的运行要求，它的功率变换器的选取主要从电机的相数、换相性能、起动性能以及电机各相之间的独立性、可靠性来进行，通过分析比较，本文选取双开关功率变换器为高速开关磁阻电机的功率变换器，选取MOSFET作为主开关器件，并简单的分析、选择了续流二极管的选型并对主开关管的保护电路进行了简要设计。最后，提出了新型三开关功率变换器，利用ANSOFT软件对三开关功率变换器和双开关功率变换器进行仿真对比，得出结论，三开关功率变换器使高速开关磁阻电机的换相能力大大提高，电机出力加大，有效验证了新型三开关功率变换器优于双开关功率变换器的优点。

关键词：开关磁阻电机，功率变换电路，MOSFET，三开关功率变换器，ANSOFT

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 绪  论-5

1.1 课题研究背景及意义-5

1.2 研究现状-5

1.3 研究意义和价值-6

第二章 开关磁阻电机基本理论-8

2.1 开关磁阻电机基本结构及工作原理-8

2.2 开关磁阻电机数学模型-10

2.2.1 开关磁阻电机基本方程-10

2.2.2 开关磁阻电机的线性分析-11

2.3 开关磁阻电机的控制策略-15

2.3.1 电流斩波控制CCC-15

2.3.2 角度位置控制APC-16

2.3.3 电压斩波控制PWM-17

2.4 本章小结-17

第三章 开关磁阻电机功率变换器研究-18

3.1 电容分压式功率变换器-18

3.2 公共开关型功率变换器-19

3.3 双绕组式功率变换器-20

3.4 四电平功率变换器-21

3.5 本章小结-22

第四章 高速开关磁阻电机双开关功率变换器设计-23

4.1 功率变换器选择原则-23

4.2 功率变换器对换相性能的影响-23

4.3 高速开关磁阻电机功率变换器选取-24

4.3.1 双开关功率变换器原理-24

4.3.2 双开关功率变换器换相性能分析-26

4.4 双开关功率变换器硬件设计-26

4.4.1 主开关管保护电路-26

4.4.2 主开关管的选型-27

4.4.3 续流二极管的选型-27

4.5 本章小结-28

第五章 高速开关磁阻电机三开关功率变换器-29

5.1 新型三开关功率变换器的提出-29

5.2 三开关功率变换器原理-29

5.3 三开关与双开关功率变换器性能仿真对比分析-31

5.3 本章小结-33

第六章 全文小结与展望-34

6.1 全文工作总结-34

6.2 研究展望-34

参考文献-35

致谢-37