《大功率車用開關磁阻電機熱-噪耦合機理及抑制方法》是依託上海交通大學，由黃亦翔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大功率車用開關磁阻電機熱-噪耦合機理及抑制方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃亦翔
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目通過研究開關磁阻電機溫度場與噪聲場的耦合關係，揭示電機在溫度場和噪聲場變化條件下系統能耗效率及控制精度下降的機理。研究開關磁阻電機在溫度場和噪聲場同時作用下有效阻斷溫度場與噪聲場耦合效應的抑制途徑，建立熱-噪耦合抑制結構參數最佳化設計方法，提出動態條件下各相電流控制與多場耦場相結合的穩健控制算法，開發並驗證具備熱-噪耦合抑制的開關磁阻電機軟硬體實驗系統，提高開關磁阻電機動態控制精度的穩定性和系統能耗效率。其研究成果將為車用大功率開關磁阻電機的設計提供最佳化參數，為控制系統提供最佳化算法模型，結合現有的電動公交汽車產學研項目進行樣車試驗驗證。
結題摘要
開關磁阻電機的優勢在於大啟動轉矩，寬調速範圍等優勢，在石油挖掘機械，家用電器等領域有著廣泛套用。但其劣勢在於轉矩脈動高，振動噪聲大，因此限制了該種電機在其他行業和領域的套用推廣。 本項目研究內容旨在研究開關磁阻電機溫度場、電磁場、振動等耦合關係和機理，為電機在溫度場、磁場等多因素變化條件下，系統振動烈度上升、控制精度下降等成因與電機故障診斷提供依據。 本研究的成果主要包括： （1）提出了一種基於靜力學預計算的開關磁阻電機有限元模態仿真方法。經實驗驗證，該方法與現有方法比較，可計算電機振動模態並有效提升對低頻模態的計算準確性。 （2）對開關磁阻電機的多物理場及其耦合效應進行了深入的研究。探究了電機電磁特性和熱力學特性影響振動的作用機理。從場的角度揭示了溫度變化對於開關磁阻電機電磁場分布，結構場變形的影響。本研究中的結果表明，電磁力是開關磁阻電機振動的主要激勵源，但溫度的變化會對電機性能造成很大的影響。通過驗證實驗，證明了仿真計算結果的有效性，為抑制電機振動方法及故障診斷的研究提供理論依據。 （3）設計並搭建了開關磁阻電機調速控制系統的跨平台聯合計算模型及其與控制算法的關係。用該模型對開關磁阻電機的調速控制和扭矩控制進行了計算分析，探究了不同的控制策略對電機轉矩脈動和振動噪聲的影響。結果表明：PID調速控制會造成電機的轉矩脈動，而電流滯環控制可以有效抑制脈動的產生。 （4）搭建了開關磁阻電機實驗台。分別進行了模態測量實驗和磁鏈特性測量實驗，得到了開關磁阻電機的特徵模態和磁鏈特性曲線。驗證了本研究計算分析的有效性，並可作為進一步研究的理論分析基礎。 綜上所述，本項目研究了開關磁阻電機在溫度場、電磁場等多場同時作用下各個因素相互耦合影響的機理，開發了具備溫度、電磁、振動等多物理場耦合計算功能的開關磁阻電機軟硬體實驗及軟體計算分析系統，為提高開關磁阻電機動態可靠性、結構設計最佳化，以及故障診斷與預測提供了依據。
