【摘 要】
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开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）具有生产成本低、容错功能强、驱动效率高、调速范围大等优势,可在高速、恶劣的环境下使用,在航天工业、牵引运输、电动汽车、油田煤炭机械、纺织机械等领域拥有广阔的发展空间。然而,SRM在实际的工程应用中,一方面因为SRM磁路的非线性及脉冲式的相电流工作形式,造成其在运行时出现噪音大、转矩脉动高等问题;另一方面在调速时所选取的PI控
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开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）具有生产成本低、容错功能强、驱动效率高、调速范围大等优势,可在高速、恶劣的环境下使用,在航天工业、牵引运输、电动汽车、油田煤炭机械、纺织机械等领域拥有广阔的发展空间。然而,SRM在实际的工程应用中,一方面因为SRM磁路的非线性及脉冲式的相电流工作形式,造成其在运行时出现噪音大、转矩脉动高等问题;另一方面在调速时所选取的PI控制方法在受扰动时鲁棒性较弱,难以满足更高的控制需求,影响着系统整体的工作性能。基于以上问题,本文对转矩脉动抑制方法和调速控制方法进行分析,主要的研究内容如下:首先,针对实际输出转矩存在转矩跟踪效果不佳的问题,研究了一种基于分段优化补偿的转矩分配函数。将开通角和关断角之间的区域进行分段处理,通过实际转矩与参考转矩的误差值补偿至相邻相,改善转矩的跟踪效果。仿真结果表明所研究的转矩控制方法能有效抑制转矩脉动。其次,针对在电流控制器的设计中,无差拍电流预测控制下输出的实际电流在运行时不能很好地跟踪上参考值,容易出现电流抖动的现象,研究了一种基于扩张观测器的电流预测控制方法。该方法利用系统实际运行时的电流观测值修正预测的期望电流,再运用系统扰动量补偿电压,提高电流控制器的跟踪效果。通过与无差拍电流预测控制的仿真对比,验证了所研究方法的有效性。最后,针对调速系统中的PI控制方法在复杂情况下难以满足调速控制需求的问题,基于现有的SRM调速控制策略,结合自抗扰控制理论,研究了一种简化结构的自抗扰速度控制器。与传统控制方法进行仿真对比,仿真结果表明该控制方法能够提高SRM调速系统的鲁棒性。为了验证本文所研究方法在实际中的应用效果,通过SRM控制系统实验平台进行实验验证,实验结果表明,本文所研究的转矩脉动抑制及调速控制方法能有效提升SRM实际运行的性能,为SRM转矩脉动抑制及调速控制的优化提供了一种工程化的方法。
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