【摘 要】
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为了进一步提升电机驱动系统的功率密度与效率,降低系统的体积与成本,电机与驱动电路的集成化技术逐渐成为研究人员的关注热点。磁功能集成电机驱动的概念指电机与驱动电路共享磁性元件实现各自运行所需的不同功能,从而为系统减少磁性元件的数量。然而磁功能集成电机驱动方案中电机和驱动电路同时包含功率耦合和磁耦合,无法用传统思路独立设计。确定电机励磁绕组参数是解决这一问题的关键。针对此问题,本文提出一种将驱动电路设
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为了进一步提升电机驱动系统的功率密度与效率,降低系统的体积与成本,电机与驱动电路的集成化技术逐渐成为研究人员的关注热点。磁功能集成电机驱动的概念指电机与驱动电路共享磁性元件实现各自运行所需的不同功能,从而为系统减少磁性元件的数量。然而磁功能集成电机驱动方案中电机和驱动电路同时包含功率耦合和磁耦合,无法用传统思路独立设计。确定电机励磁绕组参数是解决这一问题的关键。针对此问题,本文提出一种将驱动电路设计约束映射到转矩转速平面来确定励磁绕组参数的方法,将其应用于磁功能集成直流电机驱动和磁功能集成磁通切换电机驱动,并进行了实验与仿真的分析。具体研究内容如下:（1）以电励磁直流电机与Buck-Boost变换器的磁功能集成为案例,提出一种计算该方案励磁绕组参数的方法。该方法将驱动电路设计约束显示在转矩转速平面上,它们对于电机输出的影响实现可视化。基于此方法计算磁功能集成直流电机的励磁绕组参数。（2）制作样机,将磁功能集成直流电机驱动与传统方案进行性能比较。实验结果表明,磁功能集成方案的效率更高,铜损更低。同时磁功能集成方案为电机驱动系统节省了一个额外电感,降低了系统成本。（3）以电励磁磁通切换电机与Boost变换器的磁功能集成为案例,进一步研究交流电机驱动的磁功能集成问题。介绍了本文提出的电励磁磁通切换电机结构与基本工作原理,对电机与驱动电路设计约束的模型进行了推导,并计算励磁绕组参数。（4）对三相12/11电励磁磁通切换电机设计与优化,使用有限元仿真软件分析电机的电磁性能。（5）对磁功能集成磁通切换电机驱动系统进行了仿真,验证了磁功能集成方案的可行性与控制系统的性能。与传统方案仿真比较,磁功能集成方案具有更高的效率与更低的铜损。
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