本文關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)研究

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【摘要】：開關(guān)磁阻電機(SRM)控制靈活、自身結(jié)構(gòu)較為簡易,有著很大發(fā)展?jié)摿?因而越來越受到國內(nèi)外學者的關(guān)注,但目前SRM的應(yīng)用并沒有得到推廣,這是因為開關(guān)形式的供電和雙凸極結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其在控制上具有較大的轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲問題。本文從改善電機的調(diào)速性能出發(fā),分別從控制策略和結(jié)構(gòu)上對開關(guān)磁阻電機控制效果進行了優(yōu)化。文中在分析了SRM運行原理的基礎(chǔ)上,通過推導(dǎo)SRM的基本數(shù)學方程,分別得到SRM的磁鏈和轉(zhuǎn)矩公式,在控制策略上采用直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)將轉(zhuǎn)矩和磁鏈限制在了一定的滯環(huán)范圍內(nèi),在結(jié)構(gòu)上選取了四相SRM和五相SRM為控制對象進行對比,分別推導(dǎo)出了符合四相SRM和五相SRM直接轉(zhuǎn)矩控制的開關(guān)表。在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境中搭建了五相SRM直接轉(zhuǎn)矩控制調(diào)速系統(tǒng)模型。通過仿真實驗對比發(fā)現(xiàn),穩(wěn)態(tài)時四相SRM的控制電流較大,為了優(yōu)化該問題,對四相SRM直接轉(zhuǎn)矩控制又進行了改進,引入了變磁鏈的控制方法,這樣在一定程度上提高了電機的效率。雖然五相SRM能從結(jié)構(gòu)上改善轉(zhuǎn)矩脈動問題,但相數(shù)的增加勢必導(dǎo)致其內(nèi)部的非線性更為嚴重,控制更加困難。所以文中在五相SRM直接轉(zhuǎn)矩控制中又引入了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制(BP-PID),利用其自學習自組織能力,將其與常規(guī)PI復(fù)合作為速度調(diào)節(jié)器,它們之間的切換是依據(jù)轉(zhuǎn)速誤差限來實現(xiàn)的。為了提高系統(tǒng)的快速性,在常規(guī)PI控制中又引入了變參數(shù)控制法,PI參數(shù)的改變區(qū)別于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速誤差限,而是通過負載轉(zhuǎn)矩誤差限來實現(xiàn)PI參數(shù)的改變的。本文最后設(shè)計了SRM調(diào)速系統(tǒng)的整體實現(xiàn)方案,在硬件電路上以TMS320F2812為主控制器,設(shè)計了相關(guān)硬件電路和軟件流程圖,對電路進行了測試,并通過軟件調(diào)試實現(xiàn)了兩相啟動下的電流斬波控制和PWM調(diào)制控制。
【關(guān)鍵詞】：開關(guān)磁阻電機 直接轉(zhuǎn)矩控制 變磁鏈 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM352
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 開關(guān)磁阻電機背景與研究意義8-12
• 1.1.1 開關(guān)磁阻電機的發(fā)展概況8-9
• 1.1.2 開關(guān)磁阻電機的工業(yè)應(yīng)用9-10
• 1.1.3 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的比較10-12
• 1.2 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的發(fā)展概況12-13
• 1.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展概況13
• 1.4 本課題主要的研究內(nèi)容13-15
• 2 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制原理15-32
• 2.1 開關(guān)磁阻電機的工作原理15-16
• 2.2 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成16-19
• 2.3 開關(guān)磁阻電機的數(shù)學模型19-27
• 2.3.1 機電方程19-20
• 2.3.2 線性模型的建立20-26
• 2.3.3 運行特性26-27
• 2.4 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的控制方式27-30
• 2.4.1 傳統(tǒng)控制策略27-29
• 2.4.2 新型及智能控制策略29-30
• 2.4.3 直接轉(zhuǎn)矩控制策略30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 3 開關(guān)磁阻電機直接轉(zhuǎn)矩控制32-60
• 3.1 直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思想32-33
• 3.2 開關(guān)磁阻電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理33-43
• 3.2.1 開關(guān)磁阻電機的磁鏈變化特性33-34
• 3.2.2 開關(guān)磁阻電機瞬時轉(zhuǎn)矩方程34-35
• 3.2.3 功率變換器開關(guān)狀態(tài)分析35-36
• 3.2.4 四相SRM電壓空間矢量的確定36-38
• 3.2.5 四相SRM電壓空間矢量的選擇38-39
• 3.2.6 五相SRM電壓空間矢量的確定。39-40
• 3.2.7 五相SRM電壓空間矢量的選擇40-42
• 3.2.8 開關(guān)磁阻電機開關(guān)表的確定42-43
• 3.3 仿真模型的建立與分析43-54
• 3.3.1 系統(tǒng)仿真環(huán)境簡介43-44
• 3.3.2 系統(tǒng)各模塊的建立與分析44-50
• 3.3.3 仿真結(jié)果與分析50-54
• 3.4 開關(guān)磁阻電機變磁鏈的DTC方法研究54-59
• 3.4.1 變磁鏈的DTC理論基礎(chǔ)54-55
• 3.4.2 變磁鏈的系統(tǒng)模型55
• 3.4.3 仿真結(jié)果分析55-59
• 3.5 本章小結(jié)59-60
• 4 開關(guān)磁阻電機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器60-70
• 4.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念60-63
• 4.1.1 人工神經(jīng)元的數(shù)學模型60-61
• 4.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學習規(guī)則61-62
• 4.1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分類62-63
• 4.2 BP-PID控制系統(tǒng)63-65
• 4.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)原理64-65
• 4.2.2 BP-PID系統(tǒng)控制器的設(shè)計65
• 4.3 BP-PID與常規(guī)PI復(fù)合調(diào)節(jié)器65-67
• 4.3.1 常規(guī)PI控制器65-66
• 4.3.2 BP-PID與PI復(fù)合控制器的設(shè)計66
• 4.3.3 PI變參數(shù)法控制66-67
• 4.4 仿真結(jié)果與分析67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 5 開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)整體設(shè)計70-84
• 5.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計70-75
• 5.1.1TMS320F2812資源介紹70-71
• 5.1.2 功率管驅(qū)動電路設(shè)計71-73
• 5.1.3 電流檢測電路設(shè)計73
• 5.1.4 電壓檢測電路設(shè)計73-74
• 5.1.5 AD7865模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片擴展74-75
• 5.1.6 位置檢測電路設(shè)計75
• 5.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計75-80
• 5.2.1 系統(tǒng)控制主程序和子程序設(shè)計76
• 5.2.2 轉(zhuǎn)速位置檢測子程序76-77
• 5.2.3 電流電壓檢測子程序77-79
• 5.2.4 電流斬波控制子程序79
• 5.2.5 直接轉(zhuǎn)矩控制子程序79-80
• 5.3 實驗結(jié)果分析80-83
• 5.4 本章小結(jié)83-84
• 6 總結(jié)與展望84-86
• 致謝86-87
• 參考文獻87-90
• 附錄90-92

【參考文獻】

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本文編號：1025775