【摘 要】
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开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）因其结构简单、成本低、效率高等特点,在电动汽车、航空航天、采矿、纺织工业等领域具有广泛应用。但由于其定、转子双凸极结构使得其具有严重的非线性,因此转矩脉动较大成为其所固有特性,同时定转子之间存在的径向力随着定转子相对位置的改变而不断发生变化,严重时会使得定子及机体外壳产生剧烈振动。进而造成电机噪声较大的情况发生,正是该缺陷严
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开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）因其结构简单、成本低、效率高等特点,在电动汽车、航空航天、采矿、纺织工业等领域具有广泛应用。但由于其定、转子双凸极结构使得其具有严重的非线性,因此转矩脉动较大成为其所固有特性,同时定转子之间存在的径向力随着定转子相对位置的改变而不断发生变化,严重时会使得定子及机体外壳产生剧烈振动。进而造成电机噪声较大的情况发生,正是该缺陷严重妨碍了开关磁阻电机在某些特定应用领域地推广与应用。相对于其他电机来说,传统的电流电压斩波控制对SRM转矩脉动抑制效果不太理想,因此本文就采用直接转矩控制策略（Direct Torque Control,DTC）研究其对SRM转矩脉动抑制效果。本文首先介绍了开关磁阻电机研究现状及主要研究热点,阐述了SRM机械机构及其运行原理,并分析了SRM线性模型、准线性模型和非线性模型,接着分析了电流斩波控制、电压PWM、角度控制策略这三种基本地控制策略。通过对转矩脉动产生原因的分析可知上述传统控制策略对转矩脉动抑制不理想,故此在介绍了直接转矩控制原理及功率变换器工作状态之后,提出采用改进扇区的直接转矩控制对转矩脉动的抑制效果进行验证。接着结合改进扇区直接转矩控制,分别设计模糊PI转速控制器和BP神经网络PID控制器在直接转矩控制中进行应用以及对比分析。针对三相6/4极SRM,在MATLAB/Simulink平台搭建了DTC仿真模型,并详细分析了各模块工作原理,结合系统仿真实验结果进行了分析,验证了BP神经网络PID控制器抑制转矩脉动的有效性和可行性。最后基于对SRM控制系统的理论分析和仿真实验结果,采用STM32F303RCT6作为主控芯片,设计了包括电流电压检测电路、电源电路、驱动电路、位置检测电路等硬件电路的控制器,并给出相应软件子程序的设计流程。搭建了SRM实验平台进行验证,实验结果表明本论文提出的直接转矩控制策略能够有效抑制SR电机转矩脉动,并使得SRM调速系统稳定运行。
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