【摘要】：開關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor,SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高等優(yōu)點(diǎn)。其構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)(Switched Reluctance Motor Drive,SRD)兼具傳統(tǒng)交直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍廣,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車輛、家用電器、航空工業(yè)等領(lǐng)域。SRM的雙凸極結(jié)構(gòu),磁路飽和、渦流、磁滯效應(yīng)使得電機(jī)具有強(qiáng)非線性,難以獲得精確的數(shù)學(xué)模型,且在運(yùn)行中,出現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的大小將直接影響SRD系統(tǒng)的調(diào)速性能,因此研究SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法具有重要意義。模型預(yù)測控制(Model Predictive Control,MPC)作為一種新型控制方法,在電機(jī)控制上得到大量應(yīng)用,如永磁同步電機(jī)、無刷直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)等,并取得了較好的控制效果。本文根據(jù)SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理,提出了基于改進(jìn)角度位置控制的SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法(Double Angle Control,DAC)和基于模型預(yù)測控制的SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法(Torque Model Predictive Control,TMPC)。本文首先介紹了SRM的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型和SRD系統(tǒng)基本調(diào)速原理以及幾種傳統(tǒng)調(diào)速控制方法。定性分析了影響SRD系統(tǒng)調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大小的相關(guān)因素。基于開通角和關(guān)斷角對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響,在傳統(tǒng)角度位置控制方法(Angle Position Control,APC)的基礎(chǔ)上提出了DAC控制方法。通過轉(zhuǎn)速環(huán)在線調(diào)節(jié)開通角與關(guān)斷角,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速控制,抑制電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。進(jìn)一步以電機(jī)轉(zhuǎn)矩為直接控制目標(biāo),提出了TMPC控制方法。介紹了MPC的基本原理,建立了基于Ansoft的SRM非線性模型;使用建立的數(shù)學(xué)模型根據(jù)前一時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)量,實(shí)時(shí)采樣的定子繞組相電流和轉(zhuǎn)子位置以及母線電壓得到下一時(shí)刻的電機(jī)轉(zhuǎn)矩值,建立基于轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大小的目標(biāo)函數(shù);通過改變功率變化器上下管工作狀態(tài)的待選序列,結(jié)合目標(biāo)函數(shù)得到一個(gè)最優(yōu)的控制序列;并將該控制序列對(duì)應(yīng)的狀態(tài)值用在SRM預(yù)測控制系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制。為驗(yàn)證所提控制策略的控制效果,本文以一臺(tái)11kW三相12/8極SRM為研究對(duì)象。完成了DAC和傳統(tǒng)APC控制方法基于MATLAB仿真的對(duì)比實(shí)驗(yàn)和基于TMS320X2812DSP為主控制芯片的純實(shí)物對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明DAC控制方法轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制能力較強(qiáng);通過DAC和TMPC控制方法基于MATLAB仿真和基于RT-LAB半實(shí)物仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)得到,本文所提出的兩種控制方法都能實(shí)現(xiàn)對(duì)SRD系統(tǒng)的調(diào)速控制,且調(diào)速性能良好,能有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);相比之下,TMPC控制方法的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制能力更強(qiáng)一些,而電機(jī)在變速情況下,DAC控制方法的轉(zhuǎn)速過度調(diào)節(jié)時(shí)間則更少。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM352
【圖文】：

三相(12/8)51刃叨結(jié)構(gòu)

圖 2.2 SRM 換相示意圖Fig. 2.2 Commutation diagram of three-phase SRMSRM 作為 SRD 系統(tǒng)的核心設(shè)備，按照相數(shù)的不同，可以分為單相、兩相、三相、相和多相，有軸向式結(jié)構(gòu)、徑向式結(jié)構(gòu)以及兩種結(jié)構(gòu)組成的混合結(jié)構(gòu)。其中，單相RM 的成本和控制器的成本最低，但存在啟動(dòng)問題和轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”問題。三相電機(jī)具正向和反向啟動(dòng)能力，其階梯式氣隙結(jié)構(gòu)減小了轉(zhuǎn)矩“死區(qū)”。與三相電機(jī)相比，四電機(jī)在啟動(dòng)性能方面具有明顯的優(yōu)勢，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較小，但其經(jīng)濟(jì)效益顯著降低。具有相或更高相的電機(jī)具有實(shí)現(xiàn)更平滑電磁轉(zhuǎn)矩的主要優(yōu)點(diǎn)，但是電機(jī)和控制器的成本和雜性也隨之增加。因此，考慮到電機(jī)和控制器的經(jīng)濟(jì)性，三相 SRM 的研究和開發(fā)正到越來越多的關(guān)注。2.2 開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器結(jié)構(gòu)功率變換器是連接電源和電機(jī)繞組的開關(guān)器件，由蓄電池或者交流電整流后得到的流電供電，主要向 SRM 提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量。目前，常見的功率變換器電路拓?fù)浣Y(jié)主要有不對(duì)稱半橋型、雙繞組型、雙極性直流電源型和電容儲(chǔ)能型等。由于 SRM 相

圖 2.3 三相不對(duì)稱半橋功率變換器.3 Three - phase asymmetric half - bridge power cA相）為例，當(dāng)兩個(gè)主開關(guān)元件1Q 、2Q 滿流母線電壓加至A相繞組兩端，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生相述情況極性相反的電動(dòng)勢，1D 、2D 導(dǎo)通A相儲(chǔ)存的磁場能，母線電壓隨之升高。電機(jī)繞組電壓接近；每相繞組分別連接至此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：關(guān)管和二極管，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活控制；電壓加在SRM的相繞組上，利用效率高；用，能夠有效控制相電流的幅值和有效值動(dòng)過程中的能量回饋給電源，具有節(jié)能作器件的選取不僅要考慮SRM的功率等級(jí)、

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 夏鯤;徐鑫悅;丁曉波;朱琳玲;陳文;;永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法研究綜述[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2014年07期

2 王正仕;張朝立;陳輝明;;直流無刷電機(jī)換向轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制研究[J];控制工程;2010年03期

3 沈天珉;杜川;廖家祥;邱忠才;;轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)[J];電氣技術(shù);2008年07期

4 楊松濤;和麗清;;無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分析及其補(bǔ)償[J];黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

5 雷濤;林輝;;開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化的研究[J];電氣傳動(dòng);2006年04期

6 李雪,陳振翼,張利軍;開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的檢測[J];天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

7 相蓉,周波,孟小利;雙凸極電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的仿真研究[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2001年04期

8 李珍國;章松發(fā);周生海;張純江;;考慮轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化的無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2014年01期

9 夏鯤;楊益華;楊淑英;丁曉波;;基于Z源變換器的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2013年11期

10 孫以恒;程善美;;低開關(guān)頻率下直接轉(zhuǎn)矩控制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法[J];變頻器世界;2013年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張相軍;陳伯時(shí);;無刷直流電機(jī)無位置傳感器控制技術(shù)及影響其性能的幾個(gè)問題[A];中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)五屆三次理事會(huì)議暨學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2001年

2 曹少泳;程小華;;采用一個(gè)電流傳感器驅(qū)動(dòng)BLDCM的換向轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)[A];第十一屆中國小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

3 李海珍;巨永鋒;雷旭;;無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制研究[A];2018中國自動(dòng)化大會(huì)(CAC2018)論文集[C];2018年

4 陳坤;夏加寬;崔思楠;;基于逆變器死區(qū)補(bǔ)償?shù)挠来磐诫姍C(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制的策略研究[A];第十三屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（理工農(nóng)醫(yī)）[C];2016年

5 楊濤;李忠杰;張志全;;以減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為目標(biāo)的小功率開關(guān)磁阻電機(jī)的模糊控制[A];第七屆中國小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2002年

6 楊百昌;肖銳;戴竟雄;陳宇;袁慶慶;;無刷直流電機(jī)在壓縮機(jī)上的一體化研究[A];2014年中國家用電器技術(shù)大會(huì)論文集[C];2014年

7 王映斐;程啟明;程尹曼;胡曉青;;基于模糊控制器的異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制[A];中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)C卷[C];2011年

8 許為;奚國華;喻壽益;桂衛(wèi)華;;一種改進(jìn)直接轉(zhuǎn)矩控制性能的方法[A];2006中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2006年

9 楊國良;周康樂;張恩蓓;常心妍;;無位置傳感器無刷直流電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制研究[A];第十八屆中國小電機(jī)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

10 徐瑞東;;雙凸極電機(jī)的研究現(xiàn)狀[A];第十五屆全國煤礦自動(dòng)化學(xué)術(shù)年會(huì)和中國煤炭學(xué)會(huì)煤礦自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 吳超;基于定子側(cè)不控整流的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)直流并網(wǎng)控制策略研究[D];浙江大學(xué);2019年

2 陳煒;永磁無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2006年

3 曲兵妮;開關(guān)磁阻電機(jī)互感及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)的研究[D];太原理工大學(xué);2010年

4 紀(jì)良文;開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)及其新型控制策略研究[D];浙江大學(xué);2002年

5 徐艷平;永磁同步電動(dòng)機(jī)減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法研究[D];西安理工大學(xué);2008年

6 傅濤;電動(dòng)汽車用大功率無刷直流電機(jī)控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2016年

7 石堅(jiān);無刷直流電動(dòng)機(jī)高性能驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

8 劉婷;表貼式永磁同步電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩削弱方法研究[D];湖南大學(xué);2013年

9 邢巖;永磁同步電動(dòng)機(jī)高性能轉(zhuǎn)矩控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東北大學(xué);2014年

10 牛峰;永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張宜嘉;無槽永磁電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制及位置環(huán)帶寬提升研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 雷渝;基于模型預(yù)測控制的SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法研究[D];西華大學(xué);2019年

3 李諾楠;抑制永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的鐵芯再設(shè)計(jì)方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

4 董雅琳;輪轂式低速純電動(dòng)汽車用永磁無刷直流電機(jī)設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)化[D];河北科技大學(xué);2019年

5 王涵正;基于電流優(yōu)化的新能源汽車用SRM轉(zhuǎn)矩控制研究[D];桂林電子科技大學(xué);2019年

6 陳真;永磁無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法研究[D];東北大學(xué);2015年

7 勞永春;永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制策略研究[D];安徽工程大學(xué);2018年

8 余發(fā);基于注入分段式諧波電流抑制開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制策略研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

9 吳長江;永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制及其相關(guān)性能優(yōu)化研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

10 仰韓英;一種低振動(dòng)轉(zhuǎn)矩永磁無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2792560