3kW开关磁阻电机的再生制动实现

该文分析了开关磁阻电机再生制动的原理和控制方法,给出了一套3kW开关磁阻电机再生制动的设计实例,在电流控制的基础上解决了位置检测、优化控制以及系统保护等再生制动过程中不容忽视的问题.理论和实践表明,在电流控制的基础上,中小功率开关磁阻电机具有优良的再生制动性能,这对降低系统成本、提高系统性能/价格比和开拓开关磁阻电机的多种应用具有重要意义.     

基于电流软斩波的开关磁阻电机分段PWM变占空比控制

开关磁阻电机在启动和低速运行时常采用电流斩波控制,但是实际应用中会出现电流超出滞环区间的现象,由此带来较大的电流脉动和转矩脉动。该文对这种现象进行分析,并结合脉宽调制技术和分段控制,提出一种优化的基于电流软斩波的开关磁阻电机分段脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)变占空比控制方法。该方法通过改变PWM占空比调节绕组两端励磁和退磁电压,并依据电感线性模型进行区间分段,不同导通区间采用不同的占空比。通过仿真得到不同速度、参考电流下的最优占空比,拟合出占空比–转速–电流函数关系式。最后通过仿真和实验对该文的控制方法进行验证,证明优化后的控制方法能够克服传统软斩波控制的缺陷,达到较好的电流跟踪效果,具有较高的实际应用价值。     

矢量控制的双绕组磁阻电机电磁特性分析

针对开关磁阻电机单极性电流励磁引起转矩波动大的问题,采用新型结构双绕组磁阻电机,通过矢量控制实现电枢电流正弦变化。基于Simplorer+Maxwell对双绕组磁阻电机与开关磁阻电机在电磁特性方面进行了对比分析。仿真实验表明:与传统开关磁阻电机相比,双绕组磁阻电机输出电流波形接近正弦波,磁势谐波成分少,转矩波动小,转矩密度大,电磁特性更好的优势。     

基于相电流梯度法的开关磁阻电机间接位置检测

提出了一种改进型相电流梯度法的开关磁阻电机间接位置检测方法,即在开关磁阻电机的转子运行到定子极和转子极开始重叠位置附近时采用定占空比电压PWM控制,加以合适的相电压,使相电流梯度变为负值,然后对电流梯度进行过零检测,得到位置检测脉冲,在其他转子位置仍然采用传统的电流滞环控制。这种间接位置检测方法适用的转速范围宽,对电机的出力和动态响应速度影响很小,并且只需要添加很少的硬件。文中对该方法进行了理论分析,进行了仿真和实验,结果验证了方法的可行性。     

开关磁阻电机无位置传感控制器研究

针对机械式位置传感器增加控制系统复杂性和降低系统可靠性的问题,提出了开关磁阻电机一种新的无位置传感控制器。在建立开关磁阻电机电感模型基础上,推导无位置传感器数学模型,构建无位置传感器控制系统。通过测量激励相电压和电流,估算转子实际位置,采用电流斩波控制方法控制开关磁阻电机低速运行,采用角度位置控制方法控制开关磁阻电机高速运行。对该无位置传感系统进行仿真,并实现了对开关磁阻电机无位置传感器的控制。实验结果表明该方法能在较宽调速范围内准确地估计开关磁阻电机转子位置。     

一种开关磁阻电机驱动系统绕组能耗制动方式研究

针对基于整流桥交流供电的小惯量开关磁电机驱动系统,为了避免开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)再生制动运行时能量回馈对母线器件的冲击,本文采用了一种SRM绕组能耗制动方法,将制动产生的能量消耗在电机定子绕组上,通过对SR电机绕组能耗制动深入分析和仿真计算,提出了一种开关磁阻电机绕组两相直通绕组能耗制动控制方法,无需专门制动电阻泄放回路,在保证安全快速制动的前提下,简化了驱动系统的结构。以一台基于整流桥供电的四相8/6开关磁阻电机为应用对象,阐述所提方法的具体实施办法。研究结果表明该方法既可以产生必要的制动转矩,又可以避免制动能量回馈对母线电子元器件的冲击,提高了制动过程的可靠性和安全性。     

一种零电压保持开通的开关磁阻电机再生制动控制策略

为了减小开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)再生制动运行时能量回馈对母线电压的冲击,对SRM再生制动过程进行分析,研究了再生制动能量对母线电压造成的影响,提出一种零电压保持开通的三步制动控制策略。以一台三相开关磁阻电机为应用对象,阐述了所提方法的工作原理和实施办法。研究结果表明该方法既可以产生必要的制动转矩,又能降低再生制动过程中的能量回馈对母线电压所造成的冲击,提高制动过程的可靠性和安全性。仿真与实验验证了该方法的有效性和实用性。     

基于TSF的开关磁阻电机脉宽调制变占空比控制

传统的基于转矩分配函数(TSF)的开关磁阻电机(SRM)控制策略存在电流跟踪效果较差和转矩脉动高的问题。为此提出一种变占空比的控制方法。该方法结合电流滞环和脉宽调制(PWM)技术,根据电感的线性模型特性进行区间分段,然后通过改变不同区间上PWM的占空比来调节绕组两端的电压,达到精确跟踪电流和抑制转矩脉动的目的。对改进后的控制方法进行了仿真和试验验证,结果表明:与传统控制方法相比,改进后的控制策略具有更小的电流跟踪误差和转矩脉动。     

开关磁阻电机无差拍预测控制策略

在开关磁阻电机SRM(switched reluctance motor)传统控制策略中,电流斩波控制CCC(chopped currentcontrol)由于斩波频率不固定,不利于主电路滤波器的设计和电磁噪声的消除,且运行过程中容易产生较大的转矩波动,限制了SRM的应用范围。为此,提出了一种新型无差拍电流预测控制算法,建立了SRM的基本数学模型,利用无差拍理论推导出下一时刻给定电压值,并经算法优化和参数修正,提高了电机运行过程中电流控制的准确度。仿真和实验结果验证了无差拍电流预测控制在开关磁阻电机中的可行性,与传统CCC方法相比,该方法能有效减小SRM的转矩波动,改善系统的稳态性能。     

开关磁阻轮毂电机非线性建模及驱动控制仿真

针对开关磁阻轮毂电机气隙偏心产生的不平衡径向力对车辆平顺性造成的不利影响,提出一种基于电流斩波的脉冲调制控制（PWM）的方法抑制开关磁阻轮毂电机不平衡径向力,从根本上改善车辆平顺性。首先通过Ansoft Maxwell 对一台8/6极四相开关磁阻电机进行有限元分析,在获取电机特殊位置电感数据的基础上,采用傅里叶级数拟合的方法建立开关磁阻电机非线性模型,并与有限元分析结果做对比验证了该模型的准确性。在此基础上建立开关磁阻轮毂电机驱动模型和轮毂电机驱动电动汽车机电耦合一体化模型,将所提出基于电流斩波的PWM控制方法与传统电流斩波控制方法对车辆平顺性影响做对比,仿真结果显示基于电流斩波的PWM控制方法能有效降低开关磁阻轮毂电机不平衡径向力的大小,在提高电机输出转矩的同时改善轮毂电机驱动电动汽车平顺性。     

基于高转矩电流比的开关磁阻电机DITC优化控制

针对开关磁阻电机在直接瞬时转矩控制(DITC)中电流上升初期峰峰值过高而导致转矩脉动增大和电机效率减小的问题,提出了一种基于脉宽调制(PWM)的DITC优化策略。该策略在传统DITC的基础上,依据最大转矩电流比(MTPA)的思想,分析得到电感斜率的变化点为转矩电流比最大的点,以此对每相机械角进行扇区划分,在新划分的区间中进行导通规则优化,以此选择相应的电压矢量,并通过分段变占空比调制的方法得到最优的电压矢量,其中占空比-转速-负载函数关系式适用于不同转速、负载条件。将所提算法在一台三相12/8开关磁阻电机上进行了验证,与传统DITC相比,优化后的PWM-DITC不仅减小了转矩脉动,还在相同负载条件下降低了三相定子电流,提高了电机的转矩电流比。     

考虑磁饱和特性下特殊位置电感的开关磁阻电机无位置传感器控制

开关磁阻电机（SRM）在实际运行时由于负载增加导致电流增大,会使SRM进入磁饱和工作状态。传统的无位置传感器控制方法解决磁饱和问题需要进行大量离线测量。因此,提出一种基于特殊位置判断的SRM无位置传感器控制策略。该方法通过向非导通相注入高频脉冲电压以得到全周期电感,通过电感曲线非饱和段的线性变化关系在线得出15°、30°、45°、60° 4个特殊位置对应的非饱和相电感值,根据电感与角度对应关系,在一个周期内得到4个特殊位置,通过相邻2次位置估算电机转速与全周期转子位置。在此基础上,搭建了基于Simulink的仿真模型和基于DSP的试验平台,通过仿真与试验验证了该方法的正确性。     

开关磁阻电动机转矩脉动的智能抑制方法

提出了一种基于瞬时转矩控制的抑制开关磁阻电动机转矩脉动的方法。先定义转矩分配函数 ,用以对各相转矩进行分配 ,保证各相瞬时转矩之和为一恒定值 ;其次通过矩角特性反演出各相电流指令 ,然后 ,通过滞环电流闭环控制电机 ;依负载要求而给定的转矩给定值 ,则是通过模糊神经网络控制器的输出而给定的。文中介绍了该智能控制器的设计方法。最后 ,通过数字仿真结果证实该方法不仅有效地抑制了转矩的脉动 ,而且具有期望的瞬态响应特性     

基于PWM的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制

针对开关磁阻电机(SRM)转矩脉动过大的问题,提出一种结合直接瞬时转矩控制(DITC)和脉宽调制的控制方法。该方法依据SRM的转矩特性进行扇区划分,将三相SRM的一个电角度周期划分为9个扇区;同时给出转矩滞环大小的选取原则,在运行时能自适应地调整滞环大小。此外,不同于传统DITC,在每个采样周期内只选取基础电压矢量进行控制,该方法根据运行状况以及优化后的导通规则对每相电压占空比进行实时调整得到合适的电压矢量。通过Matlab/Simulink仿真及实验样机平台验证,证明了所提方法可以解决传统DITC存在的电流脉动大等诸多缺陷,并使DITC适用于较低的转矩环采样频率,在开关磁阻电机型电动车研制领域具有较高的应用价值。     

基于参考电流斜率的永磁同步电机三矢量模型预测电流控制

永磁同步电机（PMSM）传统模型预测电流控制（MPCC）策略由于输出电压矢量幅值及相位无法调节,导致其稳态性能较差。提出了一种基于参考电流斜率的三矢量模型预测电流控制策略。该方法将参考电流斜率与基本电压矢量电流斜率进行比较,无需使用价值函数遍历所有的电压矢量,即可选择出两个有效电压矢量,并与零电压矢量以一定的占空比组合,合成输出的电压矢量能够覆盖一定范围内的任意幅值、任意相角,且该策略相较于传统模型控制显著减少了系统整体计算量。仿真结果表明,相较于传统模型预测电流控制策略,所提控制策略可有效减小电流脉动,提高系统的稳态性能。     

A new energy optimizing control strategy for switched reluctancemotors

This paper describes a new and machine-independent method to minimize the energy consumption of a speed controlled switched reluctance motor (SRM). The control strategy is to vary the duty cycle of the applied DC voltage in order to obtain the desired speed quickly and when operating in steady-state vary the turn-on angle (a_on) of the phase voltage to minimize the energy consumption. The power flow is measured in the DC-link and used to control the turn-on angle. Simulations carried out on a three-phase 6/4 pole SRM justify the algorithm and the physical implementation in a Siemens SAB 80C517A microcontroller is described. Measurements on two different load systems show it is possible to minimize the energy consumption on-line in a speed controlled switched reluctance motor without losing the dynamic performance. A comparison with an ordinary mode-shift controlled SRM shows more than an 8% increase in overall efficiency for some operation points. The algorithm is fully applicable to other switched reluctance motors at other power levels or with other pole configurations     

四相开关磁阻电机直接转矩控制方法研究

目前三相开关磁阻电机直接转矩控制方法,是三相交流电机直接转矩控制基本方法的应用,不适合任意相开关磁阻电机.针对应用广泛的四相开关磁阻电机直接转矩控制方法进行研究,提出了四相开关磁阻电机磁链矢量的构造方法和电压矢量的选择原则,实现了四相开关磁阻电机直接转矩控制.该方法的研究结果和控制规则,很容易扩展到任意相开关磁阻电机,...