開關磁阻電動機的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著電力電子、計算機控制和微電子等技術的發(fā)展，基于開關磁阻電動機的電力驅(qū)動系統(tǒng)逐漸引起了國內(nèi)外專家學者的廣泛關注。開關磁阻電動機不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、控制靈活和調(diào)速范圍寬等優(yōu)點，而且能夠在很小的電流下實現(xiàn)快速啟動和頻繁的正反轉(zhuǎn)，達到高精度、高輸出的性能指標。然而，由于開關磁阻電動機具有特殊的雙凸極結(jié)構(gòu)，并且采用開關式的供電方式，使得轉(zhuǎn)矩脈動過大成為其固有缺陷。轉(zhuǎn)矩脈動會引起噪聲，同時較大的轉(zhuǎn)矩脈動還會引起較大的轉(zhuǎn)速波動。盡管傳統(tǒng)的

2、開關磁阻電動機控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)比較好的轉(zhuǎn)速控制，但是仍然存在較大的轉(zhuǎn)矩脈動。針對這一問題，本文引入了直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法。
　　本文首先介紹了開關磁阻電動機的基本結(jié)構(gòu)和運行原理，給出了開關磁阻電動機的數(shù)學模型，并在此基礎上對電流斬波控制、電壓斬波控制和角度位置控制三種傳統(tǒng)的控制方法進行了分析。深入闡述了開關磁阻電動機轉(zhuǎn)矩脈動產(chǎn)生的原因，概述了常用的轉(zhuǎn)矩脈動抑制方法，同時引出了本文所采用的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法。深入分析了直接瞬時轉(zhuǎn)矩

3、控制策略的工作原理，并分別介紹了轉(zhuǎn)矩內(nèi)外雙滯環(huán)、轉(zhuǎn)矩差值和改進型轉(zhuǎn)矩差值三種轉(zhuǎn)矩控制器。在轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制上采用PI速度控制器，并增加了去飽和項的限幅環(huán)節(jié)，以防止電動機在起動和突然加載時產(chǎn)生超調(diào)震蕩。建立轉(zhuǎn)矩、電流和轉(zhuǎn)子位置角三者之間的關系表，采用雙線性內(nèi)插值法，通過電流和轉(zhuǎn)子位置角估算出反饋轉(zhuǎn)矩。針對四相8/6極開關磁阻電動機，應用MATLAB/Simulink軟件搭建了直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型，詳細分析了模型的各個組成模塊，并進行

4、了仿真實驗。對采用了三種轉(zhuǎn)矩控制器的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)分別進行了多組仿真實驗，仿真結(jié)果證明了該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對轉(zhuǎn)矩脈動的有效抑制。
　　在理論分析的基礎上，并結(jié)合仿真模型及實驗結(jié)果，本文以一臺370W的四相8/6極開關磁阻電動機作為研究對象，采用數(shù)字信號處理器TMS320F2812PGFA為主控芯片開發(fā)了一套實驗系統(tǒng)，并分別對系統(tǒng)中硬件電路的工作原理和控制程序的流程功能進行了全面深入的分析和說明。其中，硬件電路主要包括整流電路、功