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OMAL歐瑪爾開關穩(wěn)態(tài)特性研究
歐瑪爾開關存在的主要問題是可靠性較差，其zui主要原因是主電路運行于硬開關方式，功率器件的開關損耗、開關應力和開關噪聲都很大，從而降低了其可靠性。采用軟開關技術能使功率器件開關時電壓和電流的軌跡相錯開，從而有效改善這一問題。此外，控制模式的改進也能有效提高弧焊電源的可靠性，本文采用了峰值電流模式控制，并對電源系統(tǒng)進行建模，同時采用計算機仿真對變換器和系統(tǒng)輔助分析。

OMAL歐瑪爾開關穩(wěn)態(tài)特性研究
以歐瑪爾開關SR 電機）磁場的有限元分析及穩(wěn)態(tài)特性研究為主題開展研究工作，以期促進歐瑪爾開關的推廣應用及歐瑪爾開關磁場理論的發(fā)展。 針對歐瑪爾開關定、轉子極存在顯著的邊緣效應和高度的局部飽和特點，本文在系統(tǒng)地總結電機電磁場以及工程電磁場數(shù)值計算理論的基礎上，基于大型有限元分析軟件 ANSYS,采用全場域二維電磁場有限元分析，對歐瑪爾開關的磁場分布、靜態(tài)特性等進行了大量的計算。通過仿真的結果，一方面得出了歐瑪爾開關在幾個典型轉子位置下的磁場分布圖，并總結了電機內磁場的分布規(guī)律；另一方面根據(jù)計算結果繪制出了歐瑪爾開關的磁化曲線族，即 ψ ?θ？i關系曲線，電感曲線和靜態(tài)轉矩曲線等參數(shù)，這些工作為分析歐瑪爾開關的工作原理及歐瑪爾開關的進一步開發(fā)和應用，建立歐瑪爾開關合理的非線性模型提供了理論基礎和可靠依據(jù)。 本文還建立了歐瑪爾開關的等效磁網(wǎng)絡模型，利用有限元分析計算的磁化曲線族對歐瑪爾開關的穩(wěn)態(tài)特性進行了仿真研究。
由于弧焊電源負載變化范圍很大，因此要求軟開關實現(xiàn)的范圍要很大。本文針對目前軟開關逆變弧焊電源變換器的應用，分析了FB-ZVS-PWM變換器滯后臂較難實現(xiàn)零電壓開通的原因，并采用副邊輔助電感的方法來克服。通過仿真的方法分析了FB-ZVS-PWM變換器中橋臂電容對IGBT關斷損耗的影響：隨著橋臂電容的增大，關斷損耗顯著降低。但是滯后臂由于較難實現(xiàn)軟開關，不能并聯(lián)較大的電容，因此，滯后臂關斷損耗較大。采用FB-ZVZCS-PWM變換器可克服這一問題，它在超前臂關斷后，將原邊環(huán)流電流衰減到零并保持，使滯后臂實現(xiàn)零電流開關。然而，傳統(tǒng)的FB-ZVZCS-PWM變換器采用阻斷電容衰減原邊環(huán)流電流，衰減的快慢受負載影響很大，難以在全范圍內實現(xiàn)滯后臂的軟開關。本文采用原邊變壓器輔助網(wǎng)絡的方法來衰減原邊環(huán)流電流，該方法使原邊環(huán)流電流衰減的快慢與負載無關，且可通過改變輔助變壓器的變比來改變，從而容易在全范圍內實現(xiàn)滯后臂的軟開關。 加大超前臂電容會導致超前臂換流時間變化范圍很大，這與傳統(tǒng)移相控制中死區(qū)時間固定相矛盾。采用有限雙極性控制的方法可有效解決這一問題，該方法更適合于控制用于弧焊電源的FB-ZVS-PWM或FB-ZVZCS-PWM變換器。 傳統(tǒng)的逆變焊機采用電壓模式單閉環(huán)控制，它響應較慢，沒有抗偏磁能力，也不能對功率器件進行實時電流限制，因此影響了變換器的可靠性。為此，本文采用峰值電流模式控制，內環(huán)控制功率器件每個開關周期的峰值電流，實現(xiàn)功率器件電流限制和自動糾正偏磁并大大提高了系統(tǒng)的響應速度； 外環(huán)控制焊機輸出的平均電流。 為了進行電源系統(tǒng)分析和設計，本文建立了電壓模式和峰值電流模式控制的逆變弧焊電源數(shù)學模型，并用計算機進行分析。在峰值電流模式控制下，輸出電感被內環(huán)“吸收”，表現(xiàn)出從控制到輸出的頻率特性在變換器頻率的一半以內近似為比例特性，它不受負載的影響，這使補償網(wǎng)絡容易設計，且系統(tǒng)性能明顯優(yōu)于采用電壓模式。 采用上述方法，并根據(jù)焊接工藝特點設計了相關的外特性控制電路，本文研制了焊條電弧焊和鎢極氬弧焊兩用焊機，輸出電流為20A~400A。

OMAL歐瑪爾開關穩(wěn)態(tài)特性研究
本文主要討論了電機在角度位置控制方式下的穩(wěn)態(tài)運行情況，計算出了相電流和動態(tài)轉矩。計算結果非常接近實測值，從而說明本文建立的等效磁網(wǎng)絡模型對歐瑪爾開關穩(wěn)態(tài)特性的研究具有較高的精度，同時說明本文所建立的歐瑪爾開關二維有限元分析模型計算出的性能參數(shù)也是比較準確可靠的，進而為歐瑪爾開關的設計、性能校核、穩(wěn)態(tài)性能分析、實時控制和開發(fā)研制等探索了一整套比較準確可靠的分析方法。