開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計開題報告10頁

1、開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效。2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從電氣系網(wǎng)頁或各教研室FTB上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見。3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊），其中至少應(yīng)包括1篇外文資料；對于重要的參考文獻(xiàn)應(yīng)附原件復(fù)印件，作為附件裝訂在開題報告

2、的最后。4統(tǒng)一用A4紙，并裝訂單獨(dú)成冊，隨畢業(yè)設(shè)計說明書等資料裝入文件袋中。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告1文獻(xiàn)綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫3000字左右的文獻(xiàn)綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。文 獻(xiàn) 綜 述開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)由開關(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器和檢測器四部分組成，是20世紀(jì)80年代迅猛發(fā)展起來的一種新型調(diào)速電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)極其簡單堅(jiān)固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，而且在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高的效率，系統(tǒng)可靠性高，是各國研究和開發(fā)的熱點(diǎn)之一。產(chǎn)品已廣泛或開始應(yīng)用于電動車驅(qū)動、家用電器、通用工業(yè)、航空工業(yè)和伺服系統(tǒng)等各個領(lǐng)域，

3、覆蓋功率范圍10W5MW的各種高低速驅(qū)動系統(tǒng)，呈現(xiàn)強(qiáng)大的市場潛力開關(guān)磁阻電機(jī)的最早文獻(xiàn)記載可追溯到1838年，英格蘭學(xué)者Davidson制造了一臺用以推動蓄電池機(jī)車的驅(qū)動系統(tǒng)。據(jù)SRD LTD.的FULTON 博士在英國磁學(xué)一次研討會上指出，Davidson的蓄電池機(jī)車重數(shù)噸，而最高速度卻達(dá)不到一個人推動時所能獲得的速度。由于當(dāng)時采用的是機(jī)械開關(guān)，其運(yùn)行特性、可靠性和機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率都是很低的，從而難以引起人們的關(guān)注。本世紀(jì)20年代，英國學(xué)者C.L.Walker發(fā)明并取得步進(jìn)電機(jī)的專利，初具了現(xiàn)代VR步進(jìn)電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)的許多特征。隨著電力電子器件和電磁場計算技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)磁阻電機(jī)又逐步吸

4、引了人們的注意力。60年代后，國外開始對SR電機(jī)進(jìn)行深入的研究和論證。70年代左右，英國Leeds大學(xué)步進(jìn)電機(jī)和磁阻電機(jī)研究小組首創(chuàng)了一臺現(xiàn)代開關(guān)磁阻電機(jī)的雛形，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)表了許多論文。福特電機(jī)公司Unnewehr和Korch以及Bausch等學(xué)者對軸向氣隙、晶閘管控制的開關(guān)磁阻電機(jī)的研究，使研究工作進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。但使這一新型可變速驅(qū)動系統(tǒng)最終能引起人們的極大關(guān)注，則得力于英國學(xué)者P.J.Lawrenson及其同事們杰出貢獻(xiàn)。1980年，Lawrenson及其同事在ICEM會議上，系統(tǒng)地介紹了他們的工作成果，闡述了SR電機(jī)的原理及設(shè)計特點(diǎn)，在國際上奠定了現(xiàn)代SR電機(jī)的地位。

5、同年，英國成立了世界上第一家開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動裝置有限公司（SRD .LTD）（SRD LTD現(xiàn)已并入美國電氣公司）。在SRD LTD早期的注冊中，最著名的是TASC DRIVES（現(xiàn)為GRASEBY controls）推出的取名OULTON系列的SRD產(chǎn)品。1984年TASC DRIVES在第五次國際銷售會議上，全面地宣傳了422KW四個規(guī)格的系列產(chǎn)品。此外，SRD LTD試制了30KW SRD，用于GEC市內(nèi)有軌電車牽引，兩年內(nèi)在各種十分惡劣的運(yùn)行環(huán)境下 ，2410KM（15000MILE）的試車體現(xiàn)了良好的操縱性和可靠性，噪聲也很低。目前，SR電機(jī)得到了很大的發(fā)展，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛地或開始應(yīng)用

6、于電動車驅(qū)動系統(tǒng)、家用電器（洗衣機(jī)、食品加工機(jī)械等）、通用工業(yè)（風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等）、伺服與調(diào)速系統(tǒng)、牽引電機(jī)、高轉(zhuǎn)速電機(jī)（用于紡織機(jī)，航空電動機(jī)，電動工具、離心機(jī)傳動等）。功率范圍從10W（轉(zhuǎn)速為10000r/min）到5MW（轉(zhuǎn)速為50r/min），轉(zhuǎn)速上限高達(dá)100000r/min，幾乎難以找到SR電機(jī)不適合的領(lǐng)域。除英國外，美國、加拿大、前南斯拉夫、埃及、土耳其等許多國家也都在積極開展SR電機(jī)的研究工作。美國空軍和GE公司聯(lián)合開發(fā)了航空發(fā)動機(jī)用SRD起動/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，有30KW、270V、最大轉(zhuǎn)速為52000r/min和250KW、270V最大轉(zhuǎn)速為23000r/min兩種規(guī)格，取得了

7、良好的應(yīng)用效果。加拿大、前南斯拉夫在SR電機(jī)的運(yùn)行理論、電磁場分析等方面做了大量的研究工作。埃及則對小功率的單相、兩相開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)、起動性能等方面進(jìn)行了許多研究。一些學(xué)者還研究了新型結(jié)構(gòu)的SR電機(jī)，如盤式SR電機(jī)、外轉(zhuǎn)子式SR電機(jī)、直線式SR電機(jī)和無位置傳感器的SR電機(jī)等。傳統(tǒng)觀念中的磁阻式同步電機(jī)的效率和單位體積出力均低于異步電動機(jī)，現(xiàn)代SR電機(jī)會怎樣呢？這是人們十分關(guān)注的問題。理論研究和實(shí)際應(yīng)用表現(xiàn)，由于SR電機(jī)采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的控制策略，其單位體積出力完全可以與異步電動機(jī)相媲美，甚至還略占優(yōu)勢，更可貴的是在整個調(diào)速范圍內(nèi)系統(tǒng)效率都可維持在較高的水平。1989年，Harris教

8、授將SR電機(jī)與異步電動機(jī)做了詳細(xì)的比較，結(jié)論表明，SR電機(jī)在效率、單位體積出力方面均是優(yōu)勝者。我國對開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)研究開始于1984 年 ，并被列為中小型電機(jī)“七五科研規(guī)劃項(xiàng)目”?，F(xiàn)在有大批的高等院校、科研部門、生產(chǎn)企業(yè)從事開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)研制，如北京紡織機(jī)械研究所、南京航天航空大學(xué)、東南大學(xué)、福州大學(xué)、華中理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、哈爾濱電工大學(xué)、南京調(diào)速電機(jī)廠等。在借鑒國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)研制的目標(biāo)都集中在三相獲四相上，目前已有廠家研制出了應(yīng)用于紡織、冶金、機(jī)械、運(yùn)輸?shù)榷喾N行業(yè)、場所的數(shù)十種生產(chǎn)器械和運(yùn)輸車輛中。1992年，在中國電工技術(shù)學(xué)會中小型電機(jī)專

9、業(yè)委員會領(lǐng)導(dǎo)下成立了開關(guān)磁阻電機(jī)學(xué)組，至此，開始了降低成本，普及、到更復(fù)雜系統(tǒng)的研制時期。在借鑒國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我國SR電機(jī)的研究進(jìn)展很快，對SR電機(jī)的控制、仿真、設(shè)計理論和電磁場數(shù)值分析等都做了許多工作，在國際、國內(nèi)刊物和會議上發(fā)表了許多篇論文。1988年11月首屆研討會在南京航空航天大學(xué)召開。1991年9月，第二屆SRD研討會在華南理工大學(xué)召開。參加人員來自全國高校、研究所和工廠等25家單位，大會上成果交流表明，我國 SRD的理論研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，參加研制的單位有了顯著的增加。1993年12月北京開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用研討會上，在中國電工技術(shù)學(xué)會中小型電機(jī)專業(yè)委員會領(lǐng)

10、導(dǎo)下，正式成立了開關(guān)磁阻電機(jī)學(xué)組。10多年來，我國已研制了50W30KW、20多個規(guī)格的工業(yè)成品樣機(jī)，在紡織機(jī)械、毛巾印花機(jī)、澤爾漿紗機(jī)、多功能蒸煮聯(lián)合機(jī)以及輕型龍門刨床和食品加工機(jī)械等方面的應(yīng)用中取得了良好的效果。但應(yīng)該看到，目前我國SR電機(jī)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用都存在較大的不足和差距。近20年來，SR電機(jī)的研究在國內(nèi)外取得了很大的發(fā)展，但作為一種新型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，研究的歷史還較短，其技術(shù)涉及到電機(jī)學(xué)、微電子、電力電子、控制理論等眾多學(xué)科領(lǐng)域，加之其復(fù)雜的非線形特性，導(dǎo)致研究的困難性，在電機(jī)理論、性能分析和設(shè)計等方面都還不夠成熟、完善，存在大量的工作要做，如鐵心損耗、轉(zhuǎn)矩波動和噪聲的理論研究，

11、SR電機(jī)磁場的三維有限元分析，電機(jī)設(shè)計優(yōu)化及控制參數(shù)的優(yōu)化，SR電機(jī)的測試，無位置傳感器的SR電機(jī)，新結(jié)構(gòu)SR電機(jī)的開發(fā)等。在應(yīng)用方面，SR電機(jī)作為一種新型調(diào)速系統(tǒng)，兼有直流調(diào)速和交流調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，無疑有廣闊的市場前景。但是PWM異步電動機(jī)和無刷直流電動機(jī)等經(jīng)過了多年的開發(fā)推廣，目前已領(lǐng)先一步，有了極廣泛的應(yīng)用，SR電機(jī)要進(jìn)入調(diào)速市場并占據(jù)較大的份額，尚需花大力氣宣傳和開發(fā)它的工業(yè)應(yīng)用。目前SRD LTD已研制了幾十瓦到幾十千瓦的SR電機(jī) ，并成功地用于車輛牽引、風(fēng)機(jī)、泵及卷揚(yáng)機(jī)等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。美國還將SR電機(jī)用作飛機(jī)發(fā)動機(jī)的起動發(fā)電裝置。就我國國情來說，要使SR電機(jī)被人們普遍采用還需要廣大的科

12、研人員和研制單位做大量的推廣工作。一方面要加強(qiáng)通用功率等級的應(yīng)用，同時可從0.75KW以下的小功率應(yīng)用和各種特殊用途領(lǐng)域進(jìn)入市場。在100700W范圍，SR電機(jī)單位體積輸出功率高出異步電動機(jī)或直流換向器電動機(jī)的24倍，應(yīng)充分利用國產(chǎn)功率半導(dǎo)體器件價格低、電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低和在寬廣的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行的優(yōu)勢。開發(fā)具有廣泛用戶的家用電器市場。SR電機(jī)是全面進(jìn)入市場是必然的，只是時間上的問題。參 考 文 獻(xiàn)1. .楊渝欽主編. 控制電機(jī). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2002年.2. 陳世坤編著. 電機(jī)設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2000年.3. Rose B K et al. Microcompute

13、r Control of Switched Reluctance Motor.IEEE Tran .on IA-22 1986,(4)4. Ehsani M.Elimination of Discrete Position sensor and Current Sensor in Switched Reluctance Motor Drives.IEEE .Tran.on IA-28 1992,(2).5. 王季秩、曲家驥編著. 執(zhí)行電動機(jī). 機(jī)械工業(yè)出版社. 1996年6. 戴文進(jìn)等著. 特種交流電機(jī)及其計算機(jī)控制與仿真. 機(jī)械工業(yè)出版社.2002年.7. 王小明編著. 電動機(jī)的單片機(jī)控制.

14、 北京航空航天大學(xué)出版社. 2002年.8. Arthur v,Radun. Design Consideration for the Switched Reluctance Motor,IEEE Tran.on IA-31,1995,(5).9. 詹瓊?cè)A主編. 開關(guān)磁阻電動機(jī). 華中理工大學(xué)出版社. 1992年.10. 王宏華主編. 開關(guān)型磁阻電動機(jī)調(diào)速控制技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社. 1995年.11. 吳建華主編. 開關(guān)磁阻電機(jī)設(shè)計與應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2000年.12. Miller T J E et al. Nonlinear Theory of the Switched Relu

15、ctance Motor for Rapid computer-aided Design .IEE Proc. B1991,137(6)13. 陳伯時主編. 電力拖動自動控制系統(tǒng). 機(jī)械工業(yè)出版社. 1996年14. Miles A R Design of a 5MW,9000V Switched Relucuance Motor .IEEE Tran .on Ec-6 1991,(3).15. 開關(guān)磁阻電機(jī)譯文選. 機(jī)械電子工業(yè)部微特電機(jī)專業(yè)情報網(wǎng). 1991年16. 胡崇岳主編. 現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù) .機(jī)械工業(yè)出版社. 1998年畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告開題報告：一、課題的目的

16、與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施 開 題 報 告一、選題背景及其意義；開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)（SRD）由開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM或SR電機(jī)）、功率變換器、控制器和檢測器四個部分組成，是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來的一種新型調(diào)速電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)極其簡單堅(jiān)固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，而且在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高的效率，系統(tǒng)可靠性高，是各國研究和開發(fā)的熱點(diǎn)之一。SRD產(chǎn)品已廣泛或開始應(yīng)用于電動車驅(qū)動、家用電器、通用工業(yè)、航空工業(yè)、和伺服系統(tǒng)等各個領(lǐng)域，覆蓋功率范圍10W5MW的各種高低速驅(qū)動系統(tǒng)，呈現(xiàn)強(qiáng)大的市場潛力。本次畢業(yè)設(shè)計的課題是設(shè)計一套

17、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（SRD），掌握開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法，了解電機(jī)控制的發(fā)展方向。二、 課題的發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；磁阻式電動機(jī)誕生于160年前，但它一直被認(rèn)為是一種性能（功率、功率因數(shù)、利用系數(shù)等）不高的電動機(jī)，故僅應(yīng)用于少數(shù)功率場所。通過近20年的研究和改進(jìn)，磁阻式電動機(jī)的性能不斷提高，目前已能在較大的功率范圍內(nèi)使其性能不低于其他形式的電動機(jī)。70年代初，美國福特電動機(jī)（FORT MOTOR）公司研制出最早的開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)為軸向氣隙電動機(jī)、晶閘管功率電路，具有電動機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和較寬范圍調(diào)速的能力，特別適用于蓄電池供電的電動車輛的傳動。70年代中

18、期，英國里茲（LEEDS）大學(xué)和諾丁漢（NOTTINGHAM）大學(xué)，共同研制以電動車輛為目標(biāo)的開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。他們研制的樣機(jī)容量從10W到50KW，轉(zhuǎn)速從750R/MIN至10000R/MIN，其系統(tǒng)效率和電動機(jī)利用系數(shù)等主要指標(biāo)達(dá)到或超過了傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)。隨后成立了開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)公司，以經(jīng)營其研究成果。1981年英國TASC公司獲準(zhǔn)制造該系統(tǒng)，并于1983年推出商品名為OULTON的通用調(diào)速系列產(chǎn)品 ，其容量范圍為422KW。該產(chǎn)品的出現(xiàn)，在電氣界引起了不小的反響。在許多性能指標(biāo)上達(dá)到出人意料的高水平，整個系統(tǒng)的綜合性能價格指標(biāo)達(dá)到或超過了工業(yè)中長期廣泛應(yīng)用的一些變速傳動系統(tǒng)。

19、美國、加拿大、南斯拉夫等相繼開展研究工作，并在系統(tǒng)的一體化設(shè)計、電動機(jī)的電磁分析、微機(jī)的應(yīng)用、新型電力電子器件的應(yīng)用、新型結(jié)構(gòu)形式（如單相電機(jī)、無傳感器電機(jī)等）的開發(fā)等方面取得進(jìn)展。近年來，國內(nèi)已有一大批高校、研究所和工廠投入開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究、開發(fā)和制造工作。至今已有十余家單位推出不同性能、不同用途的幾十個系列規(guī)格產(chǎn)品，應(yīng)用于紡織、冶金、機(jī)械、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的數(shù)十種生產(chǎn)機(jī)械和交通工具中。開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在一些機(jī)械中發(fā)揮出獨(dú)有的優(yōu)勢，已難以為其他類變速傳動系統(tǒng)所代替，它必將在變速傳動領(lǐng)域中占用重要的一席之地。三、課題的主要內(nèi)容和要求；1、設(shè)計研制一套開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（SRD）。（1）、掌握開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計方法，了解電機(jī)控制的發(fā)展方向。（2）、確定總體方案，完成總體設(shè)計與論證。（3）、電機(jī)電磁方案設(shè)計分析研究。（4）、結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)調(diào)試。（6）、編制技術(shù)文件。2、主要技術(shù)要求（1）、額定功率：30KW；（2）、額定轉(zhuǎn)速：1500r/min（額定轉(zhuǎn)矩140N.m為）；（3）、轉(zhuǎn)速范圍：502000r/min（額定轉(zhuǎn)速以下為恒轉(zhuǎn)矩）；（4）、轉(zhuǎn)速精度：0.2%（最高速）；（5）、電源：三相交流380V/50HZ；（6）、雙向