基于粒子群算法的SR電機轉矩脈動全局優(yōu)化研究.pdf

1、　　開關磁阻電機(SR電機)的轉矩脈動及其振動、噪聲是SRD系統(tǒng)的顯著缺點，如何抑制轉矩脈動歷來都是SRD研究的難點與熱點問題，目前關于控制優(yōu)化研究的較多，而關于電機本體優(yōu)化的研究相對較少，且已有的控制大多未考慮互感對轉矩的影響。針對上述問題，本文在綜合分析SR電機轉矩脈動機理的基礎上，結合粒子群算法快速收斂、全局尋優(yōu)的優(yōu)點，主要通過對電機結構的優(yōu)化設計、功率變換器拓撲結構的改進、瞬時轉矩補償控制策略的應用三方面共同實現(xiàn)轉矩脈動的全局優(yōu)

2、化。
　　首先通過推導SR電機輸出方程進行了系統(tǒng)完整的結構設計，尤其是針對應用最廣泛的四相8/6極結構，利用穩(wěn)態(tài)有限元法分析了計及互感耦合、飽和效應，且考慮因單、雙相勵磁模式以及長、短磁路連接方式差異對磁鏈特性、電感特性、矩角特性的影響。實測了一臺SR樣機的自感及互感特性，驗證了有限元仿真的準確性。建立了 SR電機場-路-運動耦合分析模型，分別利用時步有限元法和實驗對SR電機從起動到穩(wěn)態(tài)運行特性進行了詳細研究。
　　其次

3、從電機本體結構設計的角度考慮，研究如何從源頭對其性能進行優(yōu)化，通過有限元法分析電機磁極形狀對目標函數(shù)的影響，得出與之相關的優(yōu)化變量和約束條件。利用廣義回歸神經網(wǎng)絡的訓練獲取了目標函數(shù)的數(shù)學模型，并且通過自適應粒子群算法求解非線性、多變量、多約束條件的SR電機優(yōu)化設計問題，計算程序可推廣至任意相數(shù)、任意結構的電機，為SR電機的優(yōu)化設計提供了一種通用算法。
　　同時從如何優(yōu)選電機控制參數(shù)及優(yōu)化功率變換器拓撲結構的角度出發(fā)，在推導計及

4、互感的SR電機兩相導通基本方程并采用Simulink非線性建模的基礎上，深入研究開關角、斬波頻率對相電流及轉矩脈動的影響，為合理選擇控制參數(shù)提供了有力依據(jù)；基于電容補償原理，提出一種兩相勵磁功率變換器拓撲結構的改進方案，減小轉矩脈動的同時提高了系統(tǒng)功率因數(shù)及效率。
　　最后基于粒子群-廣義回歸神經網(wǎng)絡算法求解轉矩逆模型，實現(xiàn)了 SR 電機瞬時轉矩控制，且針對兩相勵磁模式，考慮到偶數(shù)相電機長磁路連接互感較大的缺陷，特別加入互感轉矩