开关磁阻电机直接转矩控制调速系统研究

发布时间：2017-10-13 16:05

  本文关键词：开关磁阻电机直接转矩控制调速系统研究

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【摘要】：开关磁阻电机(SRM)控制灵活、自身结构较为简易,有着很大发展潜力,因而越来越受到国内外学者的关注,但目前SRM的应用并没有得到推广,这是因为开关形式的供电和双凸极结构导致其在控制上具有较大的转矩脉动和噪声问题。本文从改善电机的调速性能出发,分别从控制策略和结构上对开关磁阻电机控制效果进行了优化。文中在分析了SRM运行原理的基础上,通过推导SRM的基本数学方程,分别得到SRM的磁链和转矩公式,在控制策略上采用直接转矩控制(DTC)将转矩和磁链限制在了一定的滞环范围内,在结构上选取了四相SRM和五相SRM为控制对象进行对比,分别推导出了符合四相SRM和五相SRM直接转矩控制的开关表。在MATLAB/Simulink仿真环境中搭建了五相SRM直接转矩控制调速系统模型。通过仿真实验对比发现,稳态时四相SRM的控制电流较大,为了优化该问题,对四相SRM直接转矩控制又进行了改进,引入了变磁链的控制方法,这样在一定程度上提高了电机的效率。虽然五相SRM能从结构上改善转矩脉动问题,但相数的增加势必导致其内部的非线性更为严重,控制更加困难。所以文中在五相SRM直接转矩控制中又引入了BP神经网络PID控制(BP-PID),利用其自学习自组织能力,将其与常规PI复合作为速度调节器,它们之间的切换是依据转速误差限来实现的。为了提高系统的快速性,在常规PI控制中又引入了变参数控制法,PI参数的改变区别于传统的转速误差限,而是通过负载转矩误差限来实现PI参数的改变的。本文最后设计了SRM调速系统的整体实现方案,在硬件电路上以TMS320F2812为主控制器,设计了相关硬件电路和软件流程图,对电路进行了测试,并通过软件调试实现了两相启动下的电流斩波控制和PWM调制控制。
【关键词】：开关磁阻电机 直接转矩控制 变磁链 神经网络 PID
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 开关磁阻电机背景与研究意义8-12
• 1.1.1 开关磁阻电机的发展概况8-9
• 1.1.2 开关磁阻电机的工业应用9-10
• 1.1.3 开关磁阻电机调速系统与其他系统的比较10-12
• 1.2 直接转矩控制技术的发展概况12-13
• 1.3 人工神经网络技术的发展概况13
• 1.4 本课题主要的研究内容13-15
• 2 开关磁阻电机调速系统的结构与控制原理15-32
• 2.1 开关磁阻电机的工作原理15-16
• 2.2 开关磁阻电机调速系统的结构组成16-19
• 2.3 开关磁阻电机的数学模型19-27
• 2.3.1 机电方程19-20
• 2.3.2 线性模型的建立20-26
• 2.3.3 运行特性26-27
• 2.4 开关磁阻电机调速系统的控制方式27-30
• 2.4.1 传统控制策略27-29
• 2.4.2 新型及智能控制策略29-30
• 2.4.3 直接转矩控制策略30
• 2.5 本章小结30-32
• 3 开关磁阻电机直接转矩控制32-60
• 3.1 直接转矩控制的基本思想32-33
• 3.2 开关磁阻电机直接转矩控制的基本原理33-43
• 3.2.1 开关磁阻电机的磁链变化特性33-34
• 3.2.2 开关磁阻电机瞬时转矩方程34-35
• 3.2.3 功率变换器开关状态分析35-36
• 3.2.4 四相SRM电压空间矢量的确定36-38
• 3.2.5 四相SRM电压空间矢量的选择38-39
• 3.2.6 五相SRM电压空间矢量的确定。39-40
• 3.2.7 五相SRM电压空间矢量的选择40-42
• 3.2.8 开关磁阻电机开关表的确定42-43
• 3.3 仿真模型的建立与分析43-54
• 3.3.1 系统仿真环境简介43-44
• 3.3.2 系统各模块的建立与分析44-50
• 3.3.3 仿真结果与分析50-54
• 3.4 开关磁阻电机变磁链的DTC方法研究54-59
• 3.4.1 变磁链的DTC理论基础54-55
• 3.4.2 变磁链的系统模型55
• 3.4.3 仿真结果分析55-59
• 3.5 本章小结59-60
• 4 开关磁阻电机神经网络PID控制器60-70
• 4.1 人工神经网络的基本概念60-63
• 4.1.1 人工神经元的数学模型60-61
• 4.1.2 神经网络学习规则61-62
• 4.1.3 神经网络控制系统分类62-63
• 4.2 BP-PID控制系统63-65
• 4.2.1 BP神经网络结构原理64-65
• 4.2.2 BP-PID系统控制器的设计65
• 4.3 BP-PID与常规PI复合调节器65-67
• 4.3.1 常规PI控制器65-66
• 4.3.2 BP-PID与PI复合控制器的设计66
• 4.3.3 PI变参数法控制66-67
• 4.4 仿真结果与分析67-69
• 4.5 本章小结69-70
• 5 开关磁阻电机调速系统整体设计70-84
• 5.1 系统硬件设计70-75
• 5.1.1TMS320F2812资源介绍70-71
• 5.1.2 功率管驱动电路设计71-73
• 5.1.3 电流检测电路设计73
• 5.1.4 电压检测电路设计73-74
• 5.1.5 AD7865模数转化芯片扩展74-75
• 5.1.6 位置检测电路设计75
• 5.2 系统软件设计75-80
• 5.2.1 系统控制主程序和子程序设计76
• 5.2.2 转速位置检测子程序76-77
• 5.2.3 电流电压检测子程序77-79
• 5.2.4 电流斩波控制子程序79
• 5.2.5 直接转矩控制子程序79-80
• 5.3 实验结果分析80-83
• 5.4 本章小结83-84
• 6 总结与展望84-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 附录90-92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王勉华;胡春龙;彭田野;张朴;;5相开关磁阻电机直接转矩控制系统研究[J];电气传动;2014年10期

2 王勉华;胡春龙;;基于神经网络的五相SRM直接转矩控制[J];微电机;2014年09期

3 金博;邱道尹;;积分滑模变结构双馈风力发电机控制[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2014年02期

4 王勉华;;SRM直接转矩控制调速系统结构研究[J];电气传动;2012年08期

5 申伯纯;林锋;张晓丽;;五相开关磁阻电动机及其调速系统[J];电机技术;2011年02期

6 熊春雷;陈世元;伍连明;;电励磁双凸极电机与开关磁阻电机的对比研究[J];防爆电机;2009年04期

7 王勉华;;开关磁阻电机多种控制策略的仿真比较研究[J];系统仿真学报;2007年20期

8 李继生;段秉龙;李文刚;;基于DSP的开关磁阻电机控制系统研究[J];机电工程技术;2007年10期

9 夏长亮;李志强;王明超;刘均华;;基于RBF神经网络在线辨识的永磁无刷直流电机单神经元PID模型参考自适应控制[J];电工技术学报;2005年11期

10 袁晓玲,王宏华;对降低开关磁阻电动机振动和噪声的两步换相法频域分析[J];电机与控制学报;2005年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王瑞;开关磁阻电机的直接转矩控制方法研究[D];西安科技大学;2013年

2 张国澎;开关磁阻电机直接转矩控制系统研究[D];西安科技大学;2009年

3 梁媛媛;开关磁阻电机直接转矩模糊PI控制系统研究[D];西安科技大学;2008年

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本文编号：1025775