开关磁阻电机直接瞬时转矩控制的研究

发布时间：2017-08-09 21:12

  本文关键词：开关磁阻电机直接瞬时转矩控制的研究

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【摘要】：近年来随着电力电子技术的发展以及微处理器的普遍应用,基于开关磁阻电机的调速驱动系统受到了国内外学者的广泛关注。开关磁阻电机特殊的定转子结构使其具有结构简单牢固、可靠性高和制造成本低等特点,这使得开关磁阻电机在纺织工业、航空工业、采矿行业、家电和电动汽车等领域得到广泛的应用。但是开关磁阻电机也存在很多问题,限制了其进一步的发展,例如运行过程中转矩脉动和噪声较大,电机模型较难获得等问题。为抑制转矩脉动,提高开关磁阻电机驱动系统的性能,本文对开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制进行研究。要实现开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制,必须获得开关磁阻电机准确的磁链参数。因此,本文首先对开关磁阻电机的磁链参数进行了测量,分析比较了几种获取开关磁阻电机磁链参数的方法,并在此基础上提出了一种基于开关磁阻电机电流斩波运行方式的磁链在线测量方法。这种方法可以快速地测量得到开关磁阻电机相绕组电流斩波运行段内磁链数据,但是无法准确获得运行段之外转子位置的磁链数据,所以可以作为其它无转子位置夹持装置测量方法的补充。获得有限个位置的磁链数据后,本文又分析了两种非线性建模方法的有效性和准确性。在获得开关磁阻电机磁链特性并建立了其简化非线性数学模型基础上,本文实现了对开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制,这种控制方法可以很好的实现对转矩的控制,但是运行时其相电流是不控的,在换相区域的电流会出现较大的尖峰。所以本文提出了一种基于开通角自动调节的直接瞬时转矩控制策略。这种控制策略可以在较宽的调速范围内有效地抑制换相区域内相电流的峰值,从而提高开关磁阻电机直接瞬时转矩控制的运行性能。最后搭建了一台7.5kW三相12/8开关磁阻电机驱动系统实验测试平台,进行了相应的带载、调速运行测试,并对本文所提的控制算法进行了实验验证。
【关键词】：开关磁阻电机 磁链测量 非线性建模 直接瞬时转矩控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 开关磁阻电机的研究现状及趋势11-18
• 1.2.1 开关磁阻电机的发展概况11-12
• 1.2.2 开关磁阻电机研究方向12-18
• 1.3 本文主要研究内容18-20
• 第二章 开关磁阻电机驱动系统的构成及基本控制策略20-38
• 2.1 开关磁阻电机驱动系统结构和运行原理20-24
• 2.1.1 开关磁阻电机驱动系统结构20-21
• 2.1.2 开关磁阻电机的运行原理21-22
• 2.1.3 开关磁阻电机驱动系统功率电路的拓扑结构22-24
• 2.2 开关磁阻电机的数学建模24-32
• 2.3 开关磁阻电机的传统控制方法32-36
• 2.3.1 电压斩波控制(CVC)32-33
• 2.3.2 电流斩波控制(CCC)33-34
• 2.3.3 角度位置控制(APC)34-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 开关磁阻电机磁链特性观测38-58
• 3.1 传统方法获得开关磁阻电机磁链数据38-49
• 3.1.1 有限元法38-41
• 3.1.2 有转子夹持装置直流注入法41-44
• 3.1.3 无转子夹持装置直流注入法44-49
• 3.2 电流斩波控制方式下磁链数据在线测量49-53
• 3.3 开关磁阻电机磁链数据函数拟合53-56
• 3.3.1 采用傅里叶级数进行拟合53-55
• 3.3.2 采用简化傅里叶级数进行拟合55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 开关磁阻电机直接瞬时转矩控制58-76
• 4.1 开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制58-67
• 4.1.1 直接瞬时转矩控制的基本原理58-61
• 4.1.2 仿真验证61-64
• 4.1.3 实验验证64-67
• 4.2 基于开通角自动调节的直接瞬时转矩控制67-75
• 4.2.1 基于开通角自动调节的DITC的基本原理68-70
• 4.2.2 仿真验证70-72
• 4.2.3 实验验证72-75
• 4.3 本章小结75-76
• 第五章 实验平台软硬件设计76-84
• 5.1 实验平台硬件搭建76-79
• 5.2 软件结构设计79-81
• 5.3 实验测试81-83
• 5.4 本章小结83-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 本文的主要结论与创新点84-85
• 6.2 后续研究工作展望85-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间科研成果90

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