基于模糊PI的开关磁阻电机直接转矩控制系统的研究

发布时间：2024-03-04 03:36

　　开关磁阻电机因其结构简单、调速性能好和成本低而被广泛关注。但因其双凸结构和磁路的严重饱和所造成的严重非线性,使得固定的PI参数在常规控制下不能很好地适应工况变化且造成转矩脉动较大。对于这一问题的解决,需要在开关磁阻电机非线性建模和控制方法上进行深入探讨。本文首先介绍了开关磁阻电机在数学建模方法、转矩脉动抑制技术在国内外的发展现状,简单介绍了开关磁阻电机调速系统的基本构成。然后以12/8极、功率为3k W的开关磁阻电机为研究对象,应用Ansoft Maxwell软件对开关磁阻电机做二维有限元仿真计算,仿真计算得出其磁场分布和静态磁链特性、电感特性和转矩特性。文中详细介绍直接转矩控制策略的基本原理和相关数学公式,并阐述其优于其他控制策略的各个方面。通过对该控制策略下的仿真模型的具体结构进行详细介绍,便于了解该策略的各种优势。并通过对其仿真结果的分析来验证其优势的真实性。分析直接转矩控制需要优化的方面,并通过介绍模糊控制器和PI控制器来说明需要在原模型上加入模糊PI控制器的必要性。通过仿真实验分析,来验证本文提出加入模糊PI控制器的原因。搭建开关磁阻电机实验平台,合理设计系统的软件部分和硬件...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 国内外技术的研究状况
        1.2.1 开关磁阻电机建模方法分类
        1.2.2 开关磁阻电机系统抑制转矩脉动技术
    1.3 本文研究的主要内容
第2章 开关磁阻电机数学模型和静磁场仿真计算
    2.1 开关磁阻电机的基本原理和数学方程
        2.1.1 开关磁阻电机的基本原理
        2.1.2 开关磁阻电机的数学方程
    2.2 开关磁阻电机静态特性的有限元分析
        2.2.1 电磁场基本方程
        2.2.2 电磁场特解条件
        2.2.3 开关磁阻电机的静磁场计算
        2.2.4 开关磁阻电机二维静态磁场仿真分析
    2.3 开关磁阻电机磁链的测量
    2.4 本章小结
第3章 开关磁阻电机直接转矩控制策略
    3.1 开关磁阻电机直接转矩控制原理
        3.1.1 开关磁阻电机瞬时转矩方程
        3.1.2 开关磁阻电机直接转矩控制的理论基础
        3.1.3 功率变换器及其开关状态
        3.1.4 开关磁阻电机六个有效空间电压的选择
    3.2 开关磁阻电机直接转矩控制仿真实现
        3.2.1 系统总体框架
        3.2.2 功率变换器模块
        3.2.3 磁链变换模块
        3.2.4 磁链和转矩的调节模块
        3.2.5 定子磁链扇区判断模块
        3.2.6 开关表模块
    3.3 仿真结果分析
        3.3.1 定子磁链空间轨迹
        3.3.2 定子磁链波形比较
        3.3.3 定子电流波形比较
        3.3.4 转矩波形比较
        3.3.5 负载变化时转矩比较
    3.4 本章小结
第4章 开关磁阻电机模糊PI速度控制器
    4.1 模糊控制器结构及其优化
    4.2 模糊速度调节器设计
        4.2.1 确定控制器的输入和输出变量
        4.2.2 确定各个变量的论域和比例因子
        4.2.3 确定模糊语言变量个数及其隶属函数
        4.2.4 确定模糊语言规则
        4.2.5 模糊推理与解模糊
    4.3 模糊PI速度调节器建模
    4.4 基于模糊PI的直接转矩控制建模与仿真分析
        4.4.1 模糊PI直接转矩控制系统建模
        4.4.2 转矩波形的比较
        4.4.3 负载变化时转矩比较
    4.5 本章小结
第5章 开关磁阻电机实验平台搭建
    5.1 系统硬件电路设计
        5.1.1 功率电路和驱动电路
        5.1.2 位置信号检测电路
        5.1.3 电流检测电路
        5.1.4 保护电路
    5.2 系统软件设计
        5.2.1 主程序和子程序设计
        5.2.2 转速环调节子程序和转矩环控制子程序
    5.3 实验结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果
致谢



本文编号：3918835