开关磁阻电机改进型直接瞬时转矩控制策略的研究

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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)是磁阻可变的双凸极电动机,硅钢片叠成定子和转子凸极,只在定子上有集中绕组,具有结构简单,性能可靠的优点,适合在各种环境下运行。开关磁阻电机的运行遵循“磁阻最小原理”,磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合。电机在运行时的瞬时转矩脉动较大,目前主要通过优化电机结构和控制策略来减小转矩脉动,本文通过优化控制策略,从而减小转矩脉动,提高系统性能。
  开关磁阻电机的双凸极结构使转矩脉动问题成为该电机的研究热点,本文通过阐述开关磁阻电机基本原理,建立数学模型,分析电磁转矩与位置、电感和电流的关系,从而采用一种结合滞环控制策略和脉宽调制的直接瞬时转矩控制(Hysteresis Pulse WidthModulation Direct Instantaneous Torque ControI,HYPWM-DITC)策略,分析了转矩在控制过程中出现波动的原因,制定了单相区和换相区不同控制方法。考虑到在滞环控制器的滞环限间系统口向应特点,将PWM等效策略引入滞环限间,分析转矩在不同条件下输出特性,使相绕组在不同转矩偏差下施加相应的电压,实现转矩的高效控制。
  本文的研究对象是一台三相6/4极开关磁阻电机,通过MATLAB/SIMULINK平台,设置了电机的开通关断角等运行条件,进行了HYPWM-DITC系统的仿真,验证了转矩控制策略的有效性。搭建了以TMS320F28335为核心的硬件实验平台,设计了外围硬件电路,编写了算法程序,同时开发了LabVIEW虚拟仪器程序进行上位机的显示,得到相关的实验波形,通过分析实验结果,验证了HYPWM-DITC策略的可行性和控制效果。
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