【摘 要】
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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)具有结构简单、容错能力强、启动转矩大、适合高温高速运行等优点,自问世以来便得到了快速的发展。但SRM特殊的双凸极结构导致其电磁特性具有强非线性和强耦合性的特点,造成SRM具有瞬时转矩脉动大的问题。过大的转矩脉动会影响SRM的调速性能,因此,对SRM的转矩脉动进行研究并提出有效减小转矩脉动的方法有着重要意义。本文以一台三相12
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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)具有结构简单、容错能力强、启动转矩大、适合高温高速运行等优点,自问世以来便得到了快速的发展。但SRM特殊的双凸极结构导致其电磁特性具有强非线性和强耦合性的特点,造成SRM具有瞬时转矩脉动大的问题。过大的转矩脉动会影响SRM的调速性能,因此,对SRM的转矩脉动进行研究并提出有效减小转矩脉动的方法有着重要意义。本文以一台三相12/8极开关磁阻电机为研究对象,通过有限元软件获取SRM的电磁数据并建立起电机的非线性本体模型与控制系统模型,以此为基础展开SRM的控制算法研究。首先,考虑SRM运行在基速以下时常采用电流斩波控制的情况,针对传统电流斩波控制中电流动态跟踪能力弱、换相区内转矩脉动大的问题,根据电感曲线的变化特征进行分段,采用一种基于参考电流补偿的电流软斩波控制策略。改进后的电流斩波控制策略能够增强绕组在换相过程中的转矩输出能力和动态响应能力。其次,为了进一步提高SRM的运行性能,选用直接瞬时转矩控制方法,在传统直接瞬时转矩控制的基础上,提出一种开通角与关断角优化策略,通过在线动态调整开通角和关断角来改变励磁相的导通区间,达到调节转矩的目的。改进后的直接瞬时转矩控制策略以输出瞬时转矩跟随参考转矩为目标,将SRM的转矩脉动问题,转化为对瞬时转矩与参考转矩之间的误差控制与开关角调节问题,在减小电机转矩脉动的同时优化了电流波形,提高了电机效率。最后,搭建了基于RT BOX的硬件在环实验平台,考虑电机在不同转速、负载下的运行工况,分别对电流斩波控制和直接瞬时转矩控制进行实验验证。实验中选取转矩脉动指标进行对比,仿真与实验结果表明,改进后的控制方法能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,提高了电机的运行性能。
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