论文部分内容阅读
开关磁阻电机是一种新型的调速电机,相比较于异步电机其控制系统不存在短路现象,可靠性更高;但由于其工作原理导致脉动转矩较为严重,使其在对振动和噪声要求较高的场合难以推广。虽然现在国内外学者对于开关磁阻电机脉动转矩的抑制做了大量的研究,但抑制效果大都有限。因此,为了进一步提高开关磁阻电机的市场竞争力,针对开关磁阻电机脉动转矩的有效抑制研究具有重要的理论意义和实用价值。本文提出了基于峰谷互补原理的双定子双转子开关磁阻电机脉动转矩的抑制研究,主要做了以下内容:第一、对开关磁阻电机的现有特性进行分析研究。通过对开关磁阻电机的本体结构、工作原理和数学模型分析了脉动转矩产生的主要原因,并对其脉动转矩进行了实验测量,验证了电机换相是导致其脉动转矩的主要原因。第二、在对测得的开关磁阻电机脉动转矩的波形进行仔细分析之后,本文提出一种基于峰谷互补原理抑制抵消脉动转矩的双定子双转子系统的低脉动转矩开关磁阻电机。具体为:首先,本文用两套参数相同的定转子系统构建了低脉动转矩的双定子双转子的开关磁阻电机,并通过两套定转子系统的合理错位,产生二个相位互差180°电角度的脉动转矩,基于峰谷互补原理实现脉动转矩的抑制;其次,本文提出换相与调压调速分离的电路结构,一方面,改进了传统控制器的功率逆变电路故障率高的缺陷,另一方面,避免了由于电压斩波控制而导致电机产生的部分高频脉动转矩;再次,本文在电压斩波的控制算法中加入了两套定转子系统的电流协调控制,实现两套定转子系统的同功率运行,以提高双定子双转子开关磁阻电动机的运行效率和二个脉动转矩的对称性;最后,将电机轴端的霍尔位置检测信号改用高速光电检测信号,通过优化位置信号的精度来提高换相的精度,以提高二个脉动转矩波形的对称性,从而提高脉动转矩抑制抵消的效果。第三、对于本文提出的双定子双转子的低脉动转矩开关磁阻电动机调速系统,本文研制了双定子双转子的开关磁阻电机,研制了换相与调压分离的驱动器和高速光电式位置传感器的硬件电路,设计了加入电流协调的控制系统软件程序。搭建了双定子双转子的开关磁阻电动机调速系统的实验平台,进行了新样机左右系统独立运行实验、没有抵消实验(左右定转子错开0°电角度)和抵消抑制实验(左右定转子错开180°电角度),通过实验验证了基于峰谷互补原理抵消抑制脉动转矩的双定子双转子低脉动转矩开关磁阻电机的低脉动转矩特性,证明了该方法的有效性和可行性。