基于电感傅里叶分解的开关磁阻电机电流滞环控制研究

发布时间：2017-07-01 06:05

  本文关键词：基于电感傅里叶分解的开关磁阻电机电流滞环控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前政府大力提倡发展新能源汽车,开关磁阻电机(Swiched Reluctance Motor, SRM)因其结构简单、造价低、可靠性高和适合高速运行等优点被用于电动汽车驱动系统。考虑到近年来稀土永磁材料供应限制和价格波动,不需要永磁体的开关磁阻电机迎来了快速发展和广泛应用的良机。开关磁阻电机现已被成功应用于航空航天、动力牵引和工业调速等领域,可以预见在不久的将来,开关磁阻电机将凭借自身优势被广泛应用于各行各业。然而,目前限制开关磁阻电机进一步应用的瓶颈之一就是其独特的双凸极结构与脉冲式供电方式,导致其转矩脉动较大,进而产生较为严重的噪声与振动。本文在深入分析开关磁阻电机结构特点与运行原理的基础上,提出了一种基于电感傅里叶分解的开关磁阻电机非线性模型,并基于该模型提出了一种新型电流滞环控制方式以抑制转矩脉动。论文主要的研究内容包括以下几个方面：(1)阐述了该课题的研究内容和意义,分析了SRM的工作原理、结构特点和数学模型。(2)在比较现有开关磁阻电机非线性建模方法的基础上,提出了一种基于磁链(电感)波形傅里叶分解进而拟合成非线性模型的建模方法,并基于Matlab/Simulink搭建了基于新型电感模型的开关磁阻电机本体模型。(3)在新型电感模型基础之上,提出了一种基于电感傅里叶分解的改进型电流滞环控制策略,实现了间接转矩控制,并基于Matlab/Simulink搭建了基于电感傅里叶分解的SRM电流滞环控制模型。(4)完成了SRM控制系统硬件平台设计。详细分析了SRM控制系统中所需的硬件电路,主要包括DSP最小系统板、电流采样电路、转子位置处理电路、过电流保护电路、电源电路以及驱动电路等。(5)完成了SRM控制系统软件程序设计。本电机控制系统采用的主控芯片为TMS320F28335,在此基础上设计了传统电流滞环控制算法和基于电感傅里叶分解的电流滞环控制算法,并构建了软件程序流程,完成了软件程序的编写、调试及与硬件系统的联调。(6)在系统软硬件设计基础之上,搭建了SRM实验平台,完成了SRM驱动调速系统的稳态与动态实验验证,并比较了传统电流滞环控制算法和基于电感傅里叶分解的电流滞环控制算法下的电机性能,实验结果验证了改进型电流滞环控制可以有效抑制转矩脉动。
【关键词】：开关磁阻电机 非线性建模 电感 傅里叶分解 转矩脉动 电流滞环 DSP28335
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第1章 绪论14-22
• §1.1 课题背景与意义14-15
• §1.1.1 课题背景14
• §1.1.2 电动汽车驱动电机系统研究现状14-15
• §1.2 开关磁阻电机研究现状15-20
• §1.2.1 SRM建模方法17-19
• §1.2.2 SRM转矩脉动抑制方法19-20
• §1.3 本文主要内容与组织结构20-22
• §1.3.1 本文主要研究内容20-21
• §1.3.2 论文组织结构21-22
• 第2章 基于电感傅里叶分解的开关磁阻电机建模方法22-36
• §2.1 开关磁阻电机工作原理22-25
• §2.1.1 基本拓扑与运行原理22-23
• §2.1.2 能量转换过程23-25
• §2.2 开关磁阻电机数学模型25-26
• §2.2.1 基本电磁方程25
• §2.2.2 转子机械运动方程和机电耦合方程25-26
• §2.3 开关磁阻电机线性电感模型26-28
• §2.4 基于傅里叶分解的电感模型28-33
• §2.5 基于电感傅里叶分解的开关磁阻电机电流滞环控制33
• §2.6 本章小结33-36
• 第3章 基于电感傅里叶分解的开关磁阻电机驱动系统仿真36-54
• §3.1 开关磁阻电机驱动系统仿真模型36-41
• §3.1.1 SRM本体模型36-39
• §3.1.2 功率变换器模块39-41
• §3.1.3 控制器模块41
• §3.2 基于电感傅里叶分解的SRM电流滞环控制仿真模型41-46
• §3.2.1 基于电感傅里叶分解的SRM本体模型42-43
• §3.2.2 基于电感傅里叶分解的SRM控制器模型43-45
• §3.2.3 基于傅里叶分解电感模型的SRM本体模型仿真与实验验证45-46
• §3.3 仿真结果分析46-53
• §3.3.1 稳态仿真结果与分析46-49
• §3.3.2 动态仿真结果与分析49-53
• §3.4 本章小结53-54
• 第4章 开关磁阻电机驱动系统软硬件设计54-72
• §4.1 硬件部分设计54-64
• §4.1.1 功率变换电路54-56
• §4.1.2 DSP最小系统板设计56-57
• §4.1.3 电流检测部分设计57-58
• §4.1.4 位置信号检测电路设计58-60
• §4.1.5 过流保护电路设计60-61
• §4.1.6 驱动电路设计61-63
• §4.1.7 电源电路设计63-64
• §4.1.8 数码管显示电路64
• §4.2 软件部分设计64-70
• §4.2.1 程序主框架64-67
• §4.2.2 转子位置计算67-68
• §4.2.3 转速计算68-69
• §4.2.4 PI调节器设计69-70
• §4.3 本章小结70-72
• 第5章 开关磁阻电机驱动系统实验验证72-86
• §5.1 实验平台构成72-75
• §5.2 开关磁阻电机驱动系统稳态实验验证75-79
• §5.2.1 额定工作点特性75
• §5.2.2 转矩脉动抑制结果75-79
• §5.3 开关磁阻电机驱动系统动态实验验证79-84
• §5.3.1 空载动态实验79-80
• §5.3.2 带载动态实验80-84
• §5.4 本章小结84-86
• 第6章 总结与展望86-88
• §6.1 全文总结86
• §6.2 课题展望86-88
• 参考文献88-91
• 硕士期间的学术成果91-92
• 致谢92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 周鹤良;;努力提高电能质量 适应电力发展新形势[J];电气技术;2006年08期

2 夏长亮;陈自然;李斌;;基于RBF神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制[J];中国电机工程学报;2006年19期

  本文关键词：基于电感傅里叶分解的开关磁阻电机电流滞环控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：504785