开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究

发布时间：2017-08-17 16:10

  本文关键词：开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究

  更多相关文章： 开关磁阻电机 数学模型 直接转矩控制 改进直接瞬时转矩控制

【摘要】：近年来随着电力电子和微处理器等技术的发展,基于开关磁阻电机的电力拖动系统受到了国内外学者的广泛关注。它具有维护简单、可靠性强、成本低和调速范围广等优点,在航空、汽车等苛刻应用场合得到了大量应用。但开关磁阻电机也有很多问题影响其更进一步的应用,如运行中产生的转矩脉动现象。传统的开关磁阻电机控制方法虽然能够实现较好的调速和转矩控制,但仍存在着较大的转矩脉动。 针对这一问题,本文首先对开关磁阻电机进行数学建模,但由于电机本身带有很强的非线性和强耦合,无法用线性方程或者坐标变换的方法精确描述出电机的电磁特性,因此本文选择了一种快速建模的方法,通过实测的数据运用拟合近似的方法得到了电机的电磁特性。针对转矩脉动,首先借鉴了交流调速中广泛应用的直接转矩控制(Direct Torque Control)思想,结合开关磁阻电机控制器的开关状态,选择适宜的电压矢量,对转矩进行直接控制,采用Matlab/simulink组件进行了对比仿真,可以发现DTC能有效地减小转矩脉动,但其运行中会产生较大的负转矩,制约了其适用范围。 在DTC的基础上,考虑对角度进行控制,从而减小负转矩的产生,得到了瞬时直接转矩控制(Direct Instantaneous Torque Control)。该方法对转矩直接进行控制,并根据转子所处的位置对转矩采用不同的滞环控制,可以实现很好的转矩控制效果。加入转矩分配(Torque Sharing Function)对转矩给定进行优化,仿真验证了DITC控制的性能。讨论了关断角度对效率的影响,存在最优的关断角度实现效率最大,但由于非线性无法得到准确的关系式,只能通过实验的方法得到后以供后续运行查表使用。 最后搭建了实验测试平台,拖动单元使用7.5kW的三相12/8开关磁阻电机,负载使用涡流测功机。功率变换器采用不对称半桥结构,核心控制芯片采用带有浮点运算单元的TMS320F28335.最后通过实验得到了电机各项性能,并对比DITC与VC的动静态性能。
【关键词】：开关磁阻电机 数学模型 直接转矩控制 改进直接瞬时转矩控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM352
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 SRM的发展现状及趋势13-17
• 1.2.1 SRM发展概况13
• 1.2.2 SRM特点和研究方向13-17
• 1.3 选题背景及意义17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 参考文献18-22
• 第二章 SRM系统的构成及基本控制策略22-36
• 2.1 SRM系统的基本构成和运行原理22-24
• 2.1.1 SRM系统的构成22
• 2.1.2 SRM的运行原理22-23
• 2.1.3 功率电路的基本拓扑结构23-24
• 2.2 SRM的数学建模24-28
• 2.3 SRM的传统控制方法28-32
• 2.4 SRM的模糊自适应简化控制32-34
• 2.5 本章小结34
• 参考文献34-36
• 第三章 SRM的直接转矩控制36-52
• 3.1 DTC的基本数学模型36-37
• 3.2 电压矢量的选择37-42
• 3.2.1 开关状态定义37-39
• 3.2.2 磁链调节39-40
• 3.2.3 转矩调节40-41
• 3.2.4 开关表41-42
• 3.3 仿真验证42-50
• 3.3.1 仿真模型的建立42-45
• 3.3.2 DTC仿真验证45-50
• 3.4 本章小结50-51
• 参考文献51-52
• 第四章 SRM的直接瞬时转矩控制52-70
• 4.1 开关磁阻电机的DITC控制52-62
• 4.1.1 DITC基本控制原理52-55
• 4.1.2 仿真验证55-62
• 4.2 基于转矩分配的DITC控制62-65
• 4.2.1 基于转矩分配的DITC原理62-64
• 4.2.2 仿真验证64-65
• 4.3 系统关断角度的选择65-68
• 4.4 本章小结68
• 参考文献68-70
• 第五章 实验平台软硬件设计70-90
• 5.1 实验平台系统70-76
• 5.1.1 负载测试模块70-71
• 5.1.2 控制模块71-76
• 5.2 软件结构设计76-80
• 5.3 电机性能测试80-83
• 5.3.1 电机参数测量80-81
• 5.3.2 电机静态特性测量81-83
• 5.4 DITC实验验证83-88
• 5.4.1 DITC性能验证83-87
• 5.4.2 DITC与基于TSF的DITC性能对比87-88
• 5.5 本章小结88-89
• 参考文献89-90
• 第六章 总结与展望90-92
• 本文的主要结论与创新点90-91
• 后续工作91-92
• 攻读硕士学位期间科研成果92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙丹,贺益康,智大为;基于非线性模型的开关磁阻电机自适应模糊控制[J];电工电能新技术;2001年04期

2 薛向党;黎家玲;;开关磁阻电动机角度最佳控制的研究方法与数值仿真[J];电工技术学报;1992年02期

3 郑洪涛,蒋静坪;开关磁阻电机高性能转矩控制策略研究[J];电工技术学报;2005年09期

4 修杰;夏长亮;;基于遗传算法的开关磁阻电机自适应模糊控制[J];电工技术学报;2007年11期

5 王宏华,陈永校,许大中,吴建华,杜军红;开关磁阻调速电机定子振动抑制[J];电工技术学报;1998年03期

6 龚晟,杨向宇,孙明;开关磁阻电机功率变换器主电路拓扑的研究[J];电机电器技术;2003年06期

7 张全柱，，郝荣泰，邓新华;开关磁阻电机的几种功率变换器拓扑的性能分析[J];电气传动自动化;1995年04期

8 谢卫才,黄守道,石安乐;开关磁阻电机调速系统发展动向[J];湖南工程学院学报(自然科学版);2004年04期

9 张炳力;戚永武;徐国胜;;开关磁阻电机转矩分配策略的优化[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2012年12期

10 马云龙;章玮;;开关磁阻电机的模糊自适应简化控制[J];机电工程;2014年01期

本文编号：689894