開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著電力電子、計(jì)算機(jī)控制和微電子等技術(shù)的發(fā)展，基于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逐漸引起了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、控制靈活和調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠在很小的電流下實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和頻繁的正反轉(zhuǎn)，達(dá)到高精度、高輸出的性能指標(biāo)。然而，由于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)具有特殊的雙凸極結(jié)構(gòu)，并且采用開關(guān)式的供電方式，使得轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過大成為其固有缺陷。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)引起噪聲，同時(shí)較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)還會(huì)引起較大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)。盡管傳統(tǒng)的

2、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)比較好的轉(zhuǎn)速控制，但是仍然存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。針對(duì)這一問題，本文引入了直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制方法。
　　本文首先介紹了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，給出了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)電流斬波控制、電壓斬波控制和角度位置控制三種傳統(tǒng)的控制方法進(jìn)行了分析。深入闡述了開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因，概述了常用的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法，同時(shí)引出了本文所采用的直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制方法。深入分析了直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩

3、控制策略的工作原理，并分別介紹了轉(zhuǎn)矩內(nèi)外雙滯環(huán)、轉(zhuǎn)矩差值和改進(jìn)型轉(zhuǎn)矩差值三種轉(zhuǎn)矩控制器。在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制上采用PI速度控制器，并增加了去飽和項(xiàng)的限幅環(huán)節(jié)，以防止電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和突然加載時(shí)產(chǎn)生超調(diào)震蕩。建立轉(zhuǎn)矩、電流和轉(zhuǎn)子位置角三者之間的關(guān)系表，采用雙線性內(nèi)插值法，通過電流和轉(zhuǎn)子位置角估算出反饋轉(zhuǎn)矩。針對(duì)四相8/6極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用MATLAB/Simulink軟件搭建了直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型，詳細(xì)分析了模型的各個(gè)組成模塊，并進(jìn)行

4、了仿真實(shí)驗(yàn)。對(duì)采用了三種轉(zhuǎn)矩控制器的直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)分別進(jìn)行了多組仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果證明了該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的有效抑制。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合仿真模型及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文以一臺(tái)370W的四相8/6極開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象，采用數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812PGFA為主控芯片開發(fā)了一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并分別對(duì)系統(tǒng)中硬件電路的工作原理和控制程序的流程功能進(jìn)行了全面深入的分析和說明。其中，硬件電路主要包括整流電路、功