开关磁阻电机的高性能直接瞬时转矩控制研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jianqing3232
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随着全球环境问题的日益恶化,人们对环境保护与节能方面愈发重视,在能源种类的选择上更倾向于如电能这种可再生的清洁能源。开关磁阻电机(SRM)凭借着其起动电流小、起动转矩大、成本低、运行稳定可靠等优良特性,迅速引起了人们的关注,逐渐成为研究的热点之一。当然,SRM也具有缺点,主要是低转速时,尤其在换相期,转矩脉动大,因此限制了其在不同场合的应用与发展。文中对抑制SRM转矩脉动的直接瞬时转矩控制策略(DITC)研究,首先介绍SRM的结构、工作原理以及各类型数学模型。然后利用FEMM对样机进行电磁场分析,获取其磁链特性和矩角特性,根据仿真数据,对两单相合成转矩与实际转矩进行比较分析,得出转矩修正系数,通过转矩修正系数进行转矩修正,使查表获取的合成转矩更为精确。同时提出自适应的滞环控制策略,对传统的DITC控制进行优化,针对低速运行阶段转矩、转速的不同,根据负载转矩与转速调节系数对转矩滞环限值作出自适应调节,同时加入转矩滞环补偿系数改变转矩的上升率。文中为验证所提策略的实效性,在MATLAB/Simulink模块构建经转矩修正的自适应转矩滞环DITC控制系统。通过仿真实验,对两种控制方法下的电流以及转矩进行对比分析,根据结果显示,与传统DITC相比,经转矩修正的自适应转矩滞环DITC控制系统在转矩脉动抑制方面更为高效,证实所提策略的有效性。介绍了经转矩修正的自适应滞环的SR电机DITC控制系统的硬件电路设计与软件系统搭建。硬件部分介绍了各功能电路如:转子位置信号检测处理电路、功率变换电路、保护电路、采样电路等。软件部分对转矩修正系数确立、自适应转矩滞环、DITC控制、电机保护、通讯等功能在程序中的实现进行介绍。最后搭建SRM高性能DITC控制系统平台,完成相关实验。所用的样机选用额定功率5.5kW,额定转速为1500r/min,额定电压为直流514V的18/12SR电机。通过实验结果显示,经转矩修正的自适应转矩滞环DITC控制系统能够稳定运行,电流峰值较低、变化率小,转矩脉动降低。在转矩突变时,能迅速过渡到新的平稳状态。与传统DITC控制相比,转矩脉动的抑制有着明显的提升。
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