开关磁阻电机振动转矩抑制方法的研究

发布时间：2020-05-08 18:12

【摘要】：众所周知,开关磁阻电机(SRM)具有成本低、性能可靠、维护工作量小、调速范围宽、系统效率高、系统故障率低等一系列优良特性,应该是一种理想的调速电机系统,但由于SRM存在明显的振动转矩和振动、噪声,限制了 SRM的广泛应用。针对SRM振动转矩的抑制很多学者开展了许多有益的研究,从理论上提出了很多抑制振动转矩的方法,但由于很多还停留在理论仿真阶段,而且,大部分研究方法都只针对了由某一个原因产生的振动转矩,虽然取得了一定的效果,但对于系统性地抑制振动转矩的效果仍不甚理想。以至于通过对实际SRM调速系统进行检测,振动转矩仍相当明显的存在。因此,本文提出了一种新的抑制SRM振动转矩的方法:采用峰谷互补抵消振动转矩,将两套电磁参数相同的开关磁阻电机系统以同样的速度、同样的方向旋转,使得各自的平均转矩叠加输出驱动负载,而各自的振动转矩波形相位互差180°电角度,通过峰谷互补来有效抑制抵消振动转矩。该方法原理清晰,控制方便,易于实现,从全局上起到了抑制振动转矩的效果。具体的研究内容如下:(1)首先分析了开关磁阻电机的本体结构及工作原理,给出了不同相电流波形下SRM电磁转矩的曲线波形并分析了其振动转矩的特性,然后在Simulink仿真平台上进行了 SRM振动转矩仿真的对比研究。在此基础上,研究提出了一种SRM振动转矩的测量方法,搭建了开关磁阻电机振动转矩以及转矩特性的实验测量平台,并验证了 SRM输出转矩中振动转矩分量的客观、明显存在性。(2)研究分析了 SRM振动转矩的特性以及振动转矩的抑制方法,研究提出了基于峰谷互补法抑制抵消振动转矩的方法,即将两套电磁参数相同的开关磁阻电机系统以同样的速度、同样的方向旋转,使得各自的平均转矩叠加输出驱动负载,而各自的振动转矩波形相位互差180°电角度,通过峰谷互补来有效抑制抵消振动转矩。(3)研究设计了一套可以将两台电机同轴同心相联的实验系统,然后搭建了基于峰谷互补法的两台开关磁阻电机振动转矩相互抵消的低振动转矩的开关磁阻电机系统实验平台。(4)在该低振动转矩开关磁阻电机系统的实验平台上,系统研究了开关磁阻电机系统抑制振动转矩的效果,并取得了非常明显的抑制效果。最后,在此基础上提出了一种新型结构的低振动转矩的开关磁阻电机模型。
【图文】：

对比图,转子,对比图,关断角

图１．１转子开孔位置对比图逡逑＿逡逑图１．２新型转子形状逡逑１．２．邋２抑制开关磁阻电机振动转矩的控制策略研究逡逑通过控制策略的优化来抑制振动转矩是目前开关磁阻电机减振降噪研宄中的逡逑主要实现途径，主要有以下研究：逡逑１、传统控制策略：当电机低速运行特别是在启动时，旋转电动势电压降较逡逑小，电流上升很快，常采用电流斩波方式，通过设定相绕组电流的滞环宽度将电逡逑流幅值限定在某一个上下限。电压斩波控制，当功率变换器中的开关器件工作中逡逑脉宽调制（ＰＷＭ）方式下，，调节占空比来实现调压调速。前两者都无需控制开通角逡逑和关断角。在电机转速高于基速的情况下通常采用角度位置控制，即通过调节开逡逑通角和关断角来控制电机的运行。上述三种传统控制方式只是调节电机的电流幅逡逑值宽度、相绕组电压的平均值以及开通、关断角来对ＳＲＭ进行调速控制的，没有逡逑直接对转矩进行控制

对比图,转子,形状,关断角

／ｒ逦Ｆｗｆ逡逑图１．１转子开孔位置对比图逡逑＿逡逑图１．２新型转子形状逡逑１．２．邋２抑制开关磁阻电机振动转矩的控制策略研究逡逑通过控制策略的优化来抑制振动转矩是目前开关磁阻电机减振降噪研宄中的逡逑主要实现途径，主要有以下研究：逡逑１、传统控制策略：当电机低速运行特别是在启动时，旋转电动势电压降较逡逑小，电流上升很快，常采用电流斩波方式，通过设定相绕组电流的滞环宽度将电逡逑流幅值限定在某一个上下限。电压斩波控制，当功率变换器中的开关器件工作中逡逑脉宽调制（ＰＷＭ）方式下，调节占空比来实现调压调速。前两者都无需控制开通角逡逑和关断角。在电机转速高于基速的情况下通常采用角度位置控制，即通过调节开逡逑通角和关断角来控制电机的运行。上述三种传统控制方式只是调节电机的电流幅逡逑值宽度、相绕组电压的平均值以及开通、关断角来对ＳＲＭ进行调速控制的，没有逡逑直接对转矩进行控制
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM352

【参考文献】