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軸向磁場盤式歐瑪爾OMAL開關磁阻電機參數計算
軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機具有OMAL開關磁阻電機和軸向磁場盤式電機的綜合優勢,因而具有功率密度高、轉矩大、結構緊湊等優點。從電機結構、磁路計算、控制算法優化及控制系統設計等多個方面對軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機進行了分析與研究。磁路的解析分析是各類電機電磁設計、性能分析*的重要手段,對徑向磁場OMAL開關磁阻電機,磁路的解析分析以幾個關鍵轉子位置處磁化曲線的解析計算為基礎,目前已得到了很好的研究和應用。

軸向磁場盤式歐瑪爾OMAL開關磁阻電機參數計算
對軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機,這方面的研究還是空白,影響到該種電機的深入研究和應用開發。針對軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機,解析計算了定子盤和轉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鍵位置處的磁化曲線。首先根據電磁場的有限元計算結果,確定了各關鍵位置處的磁路結構；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,解析計算相應產生的磁鏈,并由此得到磁鏈與電流之間的關系,即磁化曲線。對基于解析計算所得到的軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機關鍵位置處的磁化曲線,首先對其模化處理,然后借用常規徑向磁場OMAL開關磁阻電機的設計方法進行該種電機的電磁設計研究。zui后,設計制造了一臺12/8極單定子盤、單轉子盤軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機,并對該電機進行了關鍵轉子位置處磁化曲線的三維有限元計算和實際測量,數值計算結果、實測結果與解析計算結果基本相符,證明了前述解析計算的正確性和有效性。傳統的徑向磁場OMAL開關磁阻電機為雙凸極結構,而軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機為雙平面凸極結構,這種結構的不同將導致兩類電機的數學模型存在差異。而OMAL開關磁阻電機本身具有非線性的電磁特性,難以建立精確的數學模型,這對該種電機采用傳統驅動控制方法帶來很大的困難。提出并研究了基于神經網絡的軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機的*控制策略,首先,通過對電機樣機的離散實驗,研究了OMAL開關磁阻電機的開通角和關斷角對輸出轉矩的重要影響,并由此定義了OMAL開關磁阻電機*OMAL開關角的概念；其次,從控制的角度,確立了OMAL開關磁阻電機多輸入、多輸出的復雜非線性關系,從而引入了神經網絡在OMAL開關磁阻電機驅動控制中的應用研究；然后,采用三層BP神經網絡,設計了電流*的OMAL開關磁阻電機非線性多變量靜態神經網絡控制器模型,其輸出為目標電流、開通角及關斷角,輸入為目標轉矩及電機當前轉速,將這一神經網絡控制器與傳統的PID控制器相結合,可構成反饋控制系統,從而使系統具有一定的動態特性。在神經網絡驅動控制的實施過程中,為了獲得訓練數據,設計了神經網絡在線訓練方法,這一方法利用基于zui小二乘法的變步長擬合尋優方法,可以快速選擇在線訓練的數據；zui后,初步實現了OMAL開關磁阻電機的神經網絡驅動控制系統,并進行了樣機試驗,試驗結果證明了前述分析的正確性及神經網絡在OMAL開關磁阻電機驅動控制中的有效性。在軸向磁場盤式OMAL開關磁阻電機控制系統方面,從主電路結構、MOSFET驅動優化等方面進行了深入的分析研究。在主電路結構方面,提出了一種基于同步整流技術的H橋結構OMAL開關磁阻電機驅動控制方式,用多個功率MOSFET并聯的形式代替不對稱半橋結構中的續流二極管,通過合理的控制,實現續流功能。理論分析與實驗證明,提出的基于同步整流技術的H橋結構OMAL開關磁阻電機驅動控制方式,MOSFET的續流壓降明顯低于原有技術中二極管續流時的續流壓降,降低了續流功耗,提高了主電路的功率轉換效率。在MOSFET驅動優化方面,提出了一種基于動態電源的MOSFET優化驅動方法,該驅動方法在驅動芯片直接驅動的基礎上添加了動態電源輔助系統,實現了功率MOSFET的理想驅動,降低了電磁輻射,增加了系統運行的可靠性。這一驅動方法的工作過程分為動態電源與驅動芯片共同驅動和驅動芯片單獨驅動兩個階段。

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