开关磁阻发电机Psim馈电直流母线的建模与研究

Subhashini米¹, Chellamuthu²

ME学者，系电气工程， RMK工程学院，印度卡瓦莱佩泰
港大学系教授电气工程， RMK工程学院，印度卡瓦莱佩泰

摘要

由于其独特的机械结构，开关磁阻电机(SRMs)在汽车和工业用途上的可调速应用日益引起人们的兴趣。在不同的转子位置和不同的电感下可以产生转矩。近年来，多电平逆变器在中大功率能量控制领域引起了广泛的关注。针对多电平逆变器，研究了几种控制策略。本文对级联H桥逆变器进行了仿真。对三电平和五电平级联H桥逆变器进行了研究。利用Psim中可用的元件对多电平逆变器进行了仿真。

关键字

多电平逆变器，转矩开发，SRM，调制技术。

介绍

汽车和工业应用中开关磁阻电机(SRMs)的兴趣日益增长，导致了SRM的研究和建模。开关磁阻发电机(SRG)是一种能量转换装置，在可再生和替代运输系统中都有优势。由于转子上没有励磁，SRG提供了一个坚固，紧凑和高效的发电机系统。机器中没有永磁体是一个很大的成本，材料的可用性是比其他永磁体机器的优势。SRG的非线性特性对其控制提出了挑战。本文解决并缓解了转矩产生的复杂性，使SRG的优势得到有效利用。

近年来，大量的工业应用需要更高功率的设备。一些中压电机驱动和公用事业应用需要中压和兆瓦功率水平。对于中压电网，只直接连接一个功率半导体开关是很麻烦的。因此，在高功率和中压情况下，引入了多级功率变换器结构作为替代;已经开发了几种多电平转换器拓扑结构。多级变换器不仅可以实现高额定功率，而且还可以使用可再生能源。术语多级开始于三电平转换器。三电平逆变器拓扑结构相对于传统的两电平拓扑结构的优点是:1)通过开关的电压仅为直流源电压的一半2)在相同的开关损耗下可以降低开关频率3)在相同的开关频率下可以降低较高的输出电流谐波。多电平逆变器中使用的调制方法可以根据开关频率进行分类。它们是1)正弦PWM 2)选择性谐波消除3)空间矢量PWM。 The existing system uses the Sinusoidal PWM

总谐波失真控制技术。图1为SRG系统与电池连接充电的框图

正弦脉宽调制(spwm)

在正弦PWM中，不是保持所有脉冲的宽度与多个PWM的情况相同，每个脉冲的宽度与在同一脉冲下评估的正弦波的振幅成比例地变化。与多重PWM相比，失真显著降低(图2)。

每半个周期的脉冲数取决于载波频率。在同一臂上的两个晶体管不能同时导电的限制下，瞬时输出电压。这种方法更可取，也更容易实现。输出电压可以通过改变调制指数m来改变。每个脉冲的面积近似对应于门控信号上相邻的非周期中点之间的正弦波下的面积。

五电平级联H桥逆变器电压等级及其开关状态:

SRM的数学建模

利用基本电压方程，建立了开关磁阻电机的数学模型。并利用电压方程，推导出了转矩方程。

SRM基本电压方程

从无花果。

ψ是θ和L的函数

iR是欧姆降

L di/dt -由于电感增量产生的电动势

i(w)dL/dθ -自感应电动势或e

自感电动势与电流速度和电感变化率与转子角度成正比。

srm转矩方程推导:

根据磁路理论，储存在磁场中的能量

因储存能量变化而产生的动力

机械动力发展

Eqn 3.9被称为机械功率方程。

ωT

在哪里

在SRM中发展扭矩

模拟与结果

图a为转子各位置与电感的关系图。

图b为转矩分布图，为转子各位置与电流之间的转矩分布图

基频为50Hz的两电平逆变器电压波形归一化谐波幅值

THD值的制表

结果和讨论

任何调制技术的主要目的都是获得具有最大基本分量和最小谐波的可变输出。脉宽调制技术的目的是提高三电平和五电平级联H桥逆变器的基本输出电压，降低谐波含量。本文对开关磁阻电机的应用进行了改进。

数字一览


图1	图2	图3	图4

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