SRM四电平DITC系统研究

发布时间：2017-08-23 19:31

  本文关键词：SRM四电平DITC系统研究

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【摘要】：开关磁阻电机(SRM)有着简单的结构,其控制方式灵活、多样。它在工作过程具有安全性能好、效率很高、速度调节良好等优点,所以其应用越加广泛,并且关注度也变高。另一方面,由于开关磁阻电机在运转时转矩脉动比较大,这源于其定、转子都为凸极结构和它独特的工作原理。为此,本文主要从控制方式入手,研究了提高其转矩性能的方法。开关磁阻电机的双凸极结构使其在绕组换相区的转矩脉动最为严重,因此本文研究了时刻都以转矩为直接控制对象的直接瞬时转矩控制方法(DITC)。此外,又在传统的三电平功率变换器的基础上加以改进,将驱动电路优化到四电平控制上,根据DITC的控制思想,设计出了四电平下的转矩滞环控制器。对整个控制系统外加速度调节的环节,采用模糊自适应PI控制器结构作为速度环的控制,达到即控制转矩、又控制转速的目的,构成一个SRM的四电平DITC控制系统。仿真结果表明DITC方法能时刻将SRM的转矩波动抑制在一定的上、下限之间,SRM的转矩脉动有效减小、提高了运行性能。本文完成了SRM控制系统的软硬件研究设计和调试工作。系统实验平台包括以TMS320F2812为控制器核心的控制电路,SRM的功率变换驱动电路、电流检测电路、转速/位置检测电路等。软件包括有电机绕组驱动控制子程序、转速/位置检测程序、电流检测等相关子程序和控制主程序。实验完成了开关磁阻电机的电流斩波控制方式和PWM控制方式,对实验平台建立起到了较好的根基。
【关键词】：开关磁阻电机 四电平功率变换器 直接瞬时转矩控制 转矩脉动抑制 模糊自适应PI控制
【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
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 选题的背景和研究意义7-8
• 1.2 SR电机的发展概况8-10
• 1.2.1 国内外研究历史和应用现状8
• 1.2.2 SRM的主要研究方向8-9
• 1.2.3 开关磁阻电机驱动系统（SRD）的构成及其优缺点9-10
• 1.3 开关磁阻电机的抑制转矩脉动技术10-12
• 1.4 本文研究的主要内容12-13
• 2 SRM的工作原理和数学模型13-23
• 2.1 开关磁阻电机基本工作原理13-14
• 2.2 开关磁阻电机的数学模型分析14-16
• 2.2.1 SRM电压方程14-15
• 2.2.2 SRM机械方程15
• 2.2.3 SRM的电磁转矩分析15-16
• 2.3 开关磁阻电机的数学模型的简化16-22
• 2.3.1 SRM的线性模型16-18
• 2.3.2 SRM的转矩线性模型简化18-19
• 2.3.3 SRM的绕组磁链线性模型简化19-20
• 2.3.4 SRM的绕组电流以及导通角、关断角的选取20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 SRM的DITC控制策略及其研究23-34
• 3.1 直接瞬时转矩的控制方法23-25
• 3.1.1 SRM的输出转矩获取23-24
• 3.1.2 直接瞬时转矩的控制思想24-25
• 3.2 三电平直接瞬时转矩控制25-29
• 3.2.1 三电平功率变换器及绕组开关状态26-27
• 3.2.2 三电平转矩滞环控制器的原理及设计27-29
• 3.3 四电平直接瞬时转矩控制29-33
• 3.3.1 四电平下的DITC策略29-30
• 3.3.2 四电平功率变换器及绕组开关状态30-31
• 3.3.3 四电平转矩滞环控制器的原理及设计31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 SRM的模糊自适应PI速度调节器的设计34-43
• 4.1 模糊自适应PI控制器34-36
• 4.1.1 二维模糊控制器的结构34-35
• 4.1.2 模糊自适应PI控制器的结构35-36
• 4.2 SRM中的模糊自适应PI控制器设计36-42
• 4.2.1 模糊化过程的设计37-38
• 4.2.2 模糊规则的设计38-42
• 4.2.3 解模糊过程的设计42
• 4.3 本章小节42-43
• 5 基于MATLAB/Simulink的SRM控制系统仿真结果43-56
• 5.1 SRM的DITC系统仿真模型43-44
• 5.2 导通区域及位置角判断模块44
• 5.3 速度调节器模块44-47
• 5.4 三电平功率变换器模块及DITC模块47-52
• 5.4.1 三电平功率变换器模块48
• 5.4.2 DITC模块及S-函数在其中的应用48-50
• 5.4.3 电压及转矩输出及结果分析50-52
• 5.5 四电平功率变换器模块及仿真结果52-55
• 5.5.1 四电平功率变换器模块52-53
• 5.5.2 四电平功率变换器的仿真结果53-55
• 5.6 本章小节55-56
• 6 系统的硬件设计和软件设计及其实验结果56-69
• 6.1 开关磁阻电机控制系统硬件设计56-60
• 6.1.1 功率变换器电路的设计57-58
• 6.1.2 定子绕组电流检测电路设计58-59
• 6.1.3 转子位置和转速检测电路设计59-60
• 6.2 开关磁阻电机控制系统软件设计60-64
• 6.2.1 SRM控制系统的DSP资源分配60
• 6.2.2 主程序及相关子程序设计60-63
• 6.2.3 定子电流采样程序设计63
• 6.2.4 电机位置和转速测量程序设计63-64
• 6.3 实验结果和分析64-68
• 6.4 本章小节68-69
• 7 结论69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-73
• 附录73-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王勉华;彭田野;张朴;秦昶顺;;四相开关磁阻电机的四电平DITC调速系统[J];电机与控制应用;2015年01期

2 王勉华;彭田野;胡春龙;;基于模糊自适应PI控制的SRM直接瞬时转矩控制系统[J];电机与控制应用;2014年06期

3 程勇;林辉;;直接瞬时转矩控制策略在开关磁阻电机上的应用[J];航空制造技术;2012年10期

4 王利博;游林儒;岳喜顺;;基于自适应模糊PID开关磁阻电机调速系统仿真[J];电测与仪表;2011年12期

5 程勇;林辉;;五电平拓扑下开关磁阻电机直接瞬时转矩控制[J];电机与控制学报;2011年04期

6 李大威;王勉华;刘春元;;开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制系统设计与仿真[J];电机与控制应用;2011年02期

7 杨益兴;崔大连;周爱军;;模糊自适应PID控制器及Simulink仿真实现[J];舰船电子工程;2010年04期

8 漆汉宏;张婷婷;李珍国;;基于DITC的开关磁阻电机转矩脉动抑制仿真研究[J];系统仿真学报;2009年10期

9 李珍国;魏艳君;阚志忠;漆汉宏;;基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机瞬时转矩控制[J];电工技术学报;2007年08期

10 漆汉宏;张婷婷;李珍国;魏艳君;;基于DITC的开关磁阻电机转矩脉动最小化研究[J];电工技术学报;2007年07期

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本文编号：726872