基于廢氣能量回收系統的開關磁阻電機控制策略

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基于廢氣能量回收系統的開關磁阻電機控制策略

在發動機廢氣排放口放置一個渦輪機，其后連接高速開關磁阻（SR）電機，這種設計方法能夠有效地回收廢氣能量。

在模型搭建方面，線性模型在磁感應強度較大時效果不理想。為了得到最優的控制策略，需要考慮模型的非線性部分。同時，為了減少運算時間，將非線性靜磁有限元分析法與時域回路模型相結合，以得到不同轉子位置和激勵下輸出的扭矩和相電流（圖1）。高速SR發電機通常運行在“單脈沖”模式下，控制開關頻率很高。圖1中，定義控制角有開起角θon（某相開起時轉子相對定子的角度）和閉合角θdw（某相持續開起的角度）。

給定的功率需求所對應的控制角有多種組合，如何選擇最優的控制角需要考慮SR發電機內的電磁損失，包括銅損耗和鐵損耗。鐵損耗主要取決于激勵頻率和磁感應強度的變化，隨控制角的變化較小；銅損耗主要歸因于電導體中的時變磁場，其值遠小于鐵損耗。然而，當θon較大時，由于相電流過高導致銅損耗迅速增加且超過鐵損耗。

分析結果顯示，對于固定的θon，隨著θdw的增大，每安培輸出扭矩（該變量用來評價系統效能）逐漸減小，系統效率降低；而當θon過大時，過多的銅損耗將導致熱應力過大，降低系統使用壽命。因此，分析得到SR發電機的最佳控制區域如圖2所示，在該控制角范圍內，每安培輸出扭矩最大，能量損耗最小。

刊名：IEEE Transactions on Industry Applications（英）

刊期：2012年第5期

作者：Melanie Michon et al

編譯：張為榮