基于废气能量回收系统的开关磁阻电机控制策略

在发动机废气排放口放置一个涡轮机，其后连接高速开关磁阻（SR）电机，这种设计方法能够有效地回收废气能量。

在模型搭建方面，线性模型在磁感应强度较大时效果不理想。为了得到最优的控制策略，需要考虑模型的非线性部分。同时，为了减少运算时间，将非线性静磁有限元分析法与时域回路模型相结合，以得到不同转子位置和激励下输出的扭矩和相电流（图1）。高速SR发电机通常运行在“单脉冲”模式下，控制开关频率很高。图1中，定义控制角有开起角θon（某相开起时转子相对定子的角度）和闭合角θdw（某相持续开起的角度）。

给定的功率需求所对应的控制角有多种组合，如何选择最优的控制角需要考虑SR发电机内的电磁损失，包括铜损耗和铁损耗。铁损耗主要取决于激励频率和磁感应强度的变化，随控制角的变化较小；铜损耗主要归因于电导体中的时变磁场，其值远小于铁损耗。然而，当θon较大时，由于相电流过高导致铜损耗迅速增加且超过铁损耗。

分析结果显示，对于固定的θon，随着θdw的增大，每安培输出扭矩（该变量用来评价系统效能）逐渐减小，系统效率降低；而当θon过大时，过多的铜损耗将导致热应力过大，降低系统使用寿命。因此，分析得到SR发电机的最佳控制区域如图2所示，在该控制角范围内，每安培输出扭矩最大，能量损耗最小。

刊名：IEEE Transactions on Industry Applications（英）

刊期：2012年第5期

作者：Melanie Michon et al

编译：张为荣