低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法.pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固、啟動(dòng)電流小、容錯(cuò)運(yùn)行能力強(qiáng)、控制手段靈活、性價(jià)比高，近些年受到了廣泛關(guān)注，且已應(yīng)用于礦山開采、石油開采、電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)和家電等諸多工業(yè)領(lǐng)域。由于SRM的雙凸極結(jié)構(gòu)以及磁鏈的飽和非線性特性，使得電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲，制約了開關(guān)磁阻電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。如何有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)已逐漸成為開關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文提出了一種轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)在線補(bǔ)償修正的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)優(yōu)化控制策略，旨在減小

2、SRM運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
　　本文首先介紹了國內(nèi)外在開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)優(yōu)化方面的研究現(xiàn)狀，以及SRM的基本工作原理、數(shù)學(xué)方程，然后給出了磁鏈、轉(zhuǎn)矩建模方法并對(duì)本文所用開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行建模。
　　之后，本文介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)基本控制方式、運(yùn)行特性以及四個(gè)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)并給出了其評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。在給出的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則基礎(chǔ)上，對(duì)比了四個(gè)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈、磁鏈變化率波形以及損耗水平。接著對(duì)開通角、重疊角、期望轉(zhuǎn)

3、矩對(duì)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的磁鏈變化率和損耗的影響進(jìn)行了離線分析。
　　再次，開通角、重疊角、期望轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的影響較大，且不同運(yùn)行工況下具有不同的最佳開關(guān)角。然而離線對(duì)開關(guān)角進(jìn)行尋優(yōu)時(shí)難以直接確定轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，因此通常使用磁鏈變化率作為間接評(píng)價(jià)手段。本文利用差分進(jìn)化算法的優(yōu)秀尋優(yōu)能力，將其應(yīng)用到轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)開關(guān)角在線尋優(yōu)過程中，直接將轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)作為優(yōu)化目標(biāo)來確定最佳開關(guān)角。轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)優(yōu)化效果取決于其逼近當(dāng)前運(yùn)行工況下的理想轉(zhuǎn)矩

4、分配指令波形的程度，本文引入實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩反饋信號(hào)，構(gòu)建了轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)在線補(bǔ)償?shù)目刂品椒?，進(jìn)一步逼近理想轉(zhuǎn)矩分配指令波形，從而減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。通過搭建的MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)對(duì)基于差分進(jìn)化算法的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)開關(guān)角在線尋優(yōu)過程進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)四種傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)在轉(zhuǎn)矩指令波形在線補(bǔ)償修正前后的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)進(jìn)行了對(duì)比分析，接著對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、開通角、重疊角、轉(zhuǎn)速對(duì)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)控制方法以及轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)在線補(bǔ)償控制方法的影響進(jìn)行了對(duì)比研究。