【摘要】：對容錯性及成本要求較高的應(yīng)用場合,發(fā)展已久的三相永磁電機、異步電機受到本身結(jié)構(gòu)的限制,有時并不能滿足實際的需求,而開關(guān)磁阻電機(Switched Reluctance Motor,SRM)由于其成本低廉,簡單,容錯性強等優(yōu)勢可廣泛地應(yīng)用于以上要求場合,例如礦車電機驅(qū)動系統(tǒng),航天起動發(fā)電系統(tǒng)等。由于其本身的優(yōu)勢及市場需求,國內(nèi)外很多學(xué)者投入到開關(guān)磁阻電機的本體與控制的研究中。本文以三相6/4極SRM為研究樣本,對開關(guān)磁阻電機本體建模、控制策略與轉(zhuǎn)矩脈動抑制等問題進行了深入分析與研究。首先,論文介紹了SRM的運行原理與功率變換器拓撲,研究了其本體的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)其磁鏈與增量電感的數(shù)學(xué)特征,利用基于傅里葉分解的擬合函數(shù)對其電磁特性進行解析式建模。之后,通過轉(zhuǎn)矩平衡與旋轉(zhuǎn)斬波兩種方法測得了所需特殊位置的磁鏈特性曲線,由此建立了SRM全位置磁鏈模型。利用角度位置控制將仿真與實驗中的波形進行相同條件下的對比,證明了建模的準確性。其次,在準確建模的基礎(chǔ)上,針對SRM電動運行時轉(zhuǎn)矩波動較大的問題,研究了基于轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)與直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制的控制策略。分析了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的電壓利用率,并提出一種基于迭代的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)尋優(yōu)方法,離散計算出了各個工作點下的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù),拓寬了開關(guān)磁阻電機平滑轉(zhuǎn)速的范圍,對電機設(shè)計及控制具有指導(dǎo)意義。基于Simulink的仿真證明了迭代算法的有效性。然后,針對跟蹤參考電流時紋波較大的問題,本文提出一種基于增量電感的電流預(yù)測控制策略,并對實際控制中的一拍延遲問題進行了補償。對于預(yù)測控制器中電阻參數(shù)變化的問題,本文利用遞歸最小二乘法,在一個電流脈沖周期內(nèi)使不準確電阻收斂,兼?zhèn)錅蚀_性與快速性,之后給出了轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)完整的控制策略。基于Simulink的仿真分別證明了電流預(yù)測,參數(shù)辨識及轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制算法的有效性。最后,設(shè)計出基于TMS320F28335控制芯片的SRM控制器與主回路的硬件方案,并建立SRM與異步電機(IM)的對拖實驗平臺,對前文算法進行硬件控制系統(tǒng)實現(xiàn)與驗證。通過對多個對比實驗結(jié)果的分析,證明了上述控制算法的有效性。
【圖文】：

算注入時間與反饋電流計算特定位置磁鏈。單次脈沖的注入電壓與電流示意圖如圖 2-7 所示。給定電流 100A，單相通電時，電機的平衡轉(zhuǎn)矩如圖 2-8 所示，可以發(fā)現(xiàn)，在一個周期中只有對齊位置(45 度)與非對齊位置(0 度)轉(zhuǎn)矩為 0，可使轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)進行磁鏈測量。即單相通電時僅能獲取兩組磁鏈數(shù)據(jù)，這對于擬合函數(shù)建立而言是遠遠不夠的。因此，需要利用全部三相轉(zhuǎn)矩，進一步研究可進行磁鏈特性曲線計算的位置。Udcu(t)-Udcti(t)ut1t2t3i位置(deg)矩轉(zhuǎn)(mN)-200200 15 30 45 60 75 90圖 2-7 單次電壓注入示意圖 圖 2-8 單相轉(zhuǎn)矩平衡曲線在 A 相角度 0-90 度的位置上，分別計算a bT + T、a cT + T及a b cT + T + T的合成轉(zhuǎn)矩，可以得到如圖 2-9 所示的，從圖中可見，AB 相在 7.5 度處轉(zhuǎn)矩及 AC 相在15 度處于轉(zhuǎn)矩平衡狀態(tài)。綜上可知

....件平臺件平臺如圖 5-1 所示，主要包括，，SRM 本體及其驅(qū)動器，功率變換器，對拖感應(yīng)電機及其驅(qū)動器，扭矩傳感器等。由于在第二章已經(jīng)得到相對機模型，所以實驗用電機與仿真中所使用的電機參數(shù)基本一致，如表
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM352

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本文編號：2690296