開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能優(yōu)化方法研究.pdf

1、本文的研究內(nèi)容是山西省自然科學(xué)基金“開關(guān)磁阻電機(jī)互感特性及其對轉(zhuǎn)矩影響的研究”（項(xiàng)目編號(hào)：110148032）的重要組成部分。開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）特有結(jié)構(gòu)使其具有調(diào)速范圍寬、運(yùn)行可靠、起動(dòng)性能優(yōu)異、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景，得到了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和研究。但SRM的非線性、變參數(shù)特性為其控制帶來難題，在非線性控制策略方面，如何設(shè)計(jì)出兼顧實(shí)現(xiàn)成本與控制效果的控制器還需要進(jìn)一步研究；具有較高的運(yùn)行效率，但是效率的優(yōu)勢需要結(jié)

2、合相應(yīng)控制策略才能發(fā)揮；SRM高速運(yùn)行時(shí)帶負(fù)載能力不足。因此，研究優(yōu)化SRM性能的控制方法對提升SRM的市場競爭力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在查閱資料，現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對SRM在非線性控制技術(shù)方面存在的問題，以一臺(tái)三相12/8極，功率為7.5kW的SRM為研究對象，致力于從控制角度提高SRM的性能，對SRM的控制方法進(jìn)行了全面而深入的研究，具體研究內(nèi)容如下：
　　在原有SRM控制電路的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并完善了以TMS32

3、0F28335為控制核心的新系統(tǒng)硬件電路，主要包括電流信號(hào)檢測與調(diào)理電路、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)檢測與調(diào)理電路、串口通訊電路等。采用C語言編寫了新系統(tǒng)應(yīng)用程序，主要包括SRM平滑起動(dòng)子程序、換相子程序、轉(zhuǎn)速計(jì)算子程序、控制方式子程序、通訊程序、電機(jī)過流、過載保護(hù)等故障保護(hù)程序。
　　SRM的非線性電感特性使控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜，工程上難以實(shí)現(xiàn)，盡管傳統(tǒng)PI控制器相對簡單，但不能滿足整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)的高性能控制要求。針對這一問題，本文建立了SRM在s

4、域一階動(dòng)態(tài)模型，提出了變增益調(diào)節(jié)的自適應(yīng)控制方法，設(shè)計(jì)了工程上易于實(shí)現(xiàn)的變增益PI轉(zhuǎn)速控制器。轉(zhuǎn)速控制器的輸出根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低分別作為參考電流或占空比，給出了PI參數(shù)隨系統(tǒng)控制電壓和轉(zhuǎn)速變化的表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)了PI參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)對比了傳統(tǒng) PI控制器和變增益 PI控制器的控制效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用變增益PI控制器時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，超調(diào)小，穩(wěn)態(tài)精度高，有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力。
　　SRM的非線性、多變量和強(qiáng)耦合等特點(diǎn)使得傳統(tǒng)

5、開關(guān)角優(yōu)化解析方法在SRM中很難取得理想的控制效果。根據(jù)SRM電感非線性特點(diǎn)，提出了一種簡單、易于實(shí)現(xiàn)的SRM小電感區(qū)非線性建模方法。采用有限元仿真計(jì)算SRM的電感參數(shù)，建立了小電感區(qū)非線性電感模型?；谛‰姼心Ｐ鸵约半姍C(jī)運(yùn)行時(shí)的反電動(dòng)勢，導(dǎo)出了最優(yōu)開通角計(jì)算模型；基于SRM運(yùn)行時(shí)的磁鏈變化規(guī)律以及得出的最優(yōu)開通角，推導(dǎo)了最優(yōu)關(guān)斷角計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了開通角與關(guān)斷角根據(jù)電機(jī)運(yùn)行工況自適應(yīng)調(diào)節(jié)的功能。
　　針對已有單雙相勵(lì)磁方法只能適用