基于TMS320LF2407A开关磁阻电机控制系统的研究及实现

首先介绍了开关磁阻电机调速系统及各运行状态控制,其次在分析开关磁阻电机运行原理、调速特性和控制方法的基础上,提出了高速变角度电压斩波控制—低速定角度电流斩波电压斩波控制的控制策略,PWM控制采用双闭环调节器来实现电压斩波。针对实验用30 kW开关磁阻电机驱动系统,基于TI公司的TMS320LF2407A,设计了控制器的硬件电路及软件流程,最后给出了系统在不同转速下的绕组电流及不同负载情况下的电流波形曲线。     

电动车用开关磁阻电机驱动系统

开关磁阻电机具有结构简单、转速范围宽、可靠性强、可控参数多等特点,适合作为电动车的驱动电机。首先介绍了电动车开关磁阻电机驱动系统组成,设计了以ds PIC30F6010A为主控制器和EPM570T100C5N为辅助控制器的车用控制器。设计了逻辑输入和逻辑输出电路,实现输入信号和输出信号的逻辑综合,简化控制系统设计。根据电机不同转速区域,设计了不同的控制策略,提高了电机调速范围和平滑度:在低速区域内,基于转速电流双闭环控制策略,采用电流斩波控制,限制绕组电流,减小转矩脉动,保证电机转速的稳定性能和跟随性能;高速区域采用电流斩波和开通角、关断角角度控制交错控制的方式,调整绕组导通位置,实现电机宽范围调速的目的。最后,在搭建的试验平台上验证了控制策略的可行性,对转速、电流波形进行了对比和分析,测试了车用开关磁阻电机驱动系统的调速性能。     

基于C8051F005的开关磁阻电动机调速系统设计

设计了基于混合信号单片机C8051F005的开关磁阻电机调速系统的硬件和软件。以7.5 kW 4相8/6极开关磁阻电动机为样机进行了实验验证,并给出了电压斩波控制方式下的相绕组电流波形。具有结构简单,控制精度高,工作可靠等优点。     

基于改进型简化磁链法的开关磁阻电机无位置传感器速度控制

传统的简化磁链法需要以单相轮流导通和电流斩波控制为前提条件,其中单相轮流导通即在换相角处关断当前相的同时开通下一相的条件使系统的开通和关断角之间存在耦合,不利于在进行无位置传感器速度控制同时实现效率优化或转矩脉动最小化等要求。为此,本文提出了能够任意给定开通角且其与关断角无关的改进型简化磁链法,并以此搭建了开关磁阻电机(SRM)无位置传感器速度控制系统。所提方法仅需控制系统采取关断角固定和电流斩波控制方式,根据所提的改进型简化磁链法,能够确定关断角位置,并可估算出转速和任意时刻转子位置。最后,所提方法和利用该方法搭建的SRM无位置传感器速度控制系统,通过DSP驱动实验,证明了其有效性。     

双凸极永磁电机中五种PWM控制方式下的电流拖尾现象

基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,简要介绍了其基本工作原理,然后分别在五种基本的PWM控制方式下,对一周期每工作区间内关断相绕组的工作情况进行了研究.研究表明,除PWM双斩控制方式外,其余四种PWM单斩控制方式下,均会在关断相绕组中出现一类特殊的电流拖尾现象.本文对电流拖尾产生机理进行了详细推导和阐述,给出了不同PWM控制方式下绕组电流的典型波形及分析,探讨了电流拖尾对电机运行的影响.基于四种PWM单斩方式下电流拖尾产生机理的相似性,文末以单斩桥臂上管的H_pwm-L_on型控制方式为例,给出相关实验结果,验证了理论分析及结论的正确性.     

基于半桥和全桥斩波非导通相状态分析的BLDCM特性比较

本文根据非导通相的状态,分析了无刷直流电机(BLDCM)半桥斩波(以上桥斩波为例)和全桥斩波控制方式下非导通相端口电压。半桥斩波中,上桥斩波关断时,非导通相正向续流结束后,中性点电压为零。此时非导通相反电动势过渡为负值后,下桥臂续流二极管在负的反电动势作用下正偏,将在非导通相中产生正向电流,使电机有制动电流和转矩,减小了有效出力。全桥斩波中,非导通相续流结束后,中性点电位为电压源逆变器(VSI)直流侧电压的一半,非导通相所在桥臂的上下两个续流二极管均处于反偏状态,不能导通。非导通相反电动势过渡期间,不会产生制动电流和转矩。仿真结果验证了两种斩波方式下BLDCM的运行特性。     

开关磁阻电动机自优化控制系统研究

为了减小开关磁阻电动机的起动转矩和电流,采用控制开通角和关断角的方式来对起动时的电流和转矩进行自优化。以四相8/6极开关磁阻电动机为研究对象,通过对起动阶段的电流连续检测,建立了一组电流优化下的开通角;通过对起动阶段的转矩连续检测,建立了一组转矩优化下的关断角。最后根据电机的运行状态,在MATLAB仿真环境下建立模型,自动对开通角和关断角进行控制来实现对电流和转矩幅值的自动优化。仿真结果表明自优化下的电流和转矩幅值得到了优化,系统动静态性能良好。     

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。     

单转向两相开关磁阻电机控制

研究了单转向两相开关磁阻电机的控制方法。首先,根据被控电机的结构及参数提出了该电机的线性化模型,并给出了电感及转矩的计算公式;然后,研究了电机的起动控制方法,提出了基于电流分配函数的低速运行控制算法,设计了基于神经网络的关断角优化高速控制策略,并给出了神经网络的学习过程及样本训练数据的获取方法;最后,通过实验样机的测试,给出了起动、低速及高速运行时的电流波形,并通过不同关断角控制方案的效率测试,证明了设计的神经网络关断角优化控制策略在全转矩范围内具有效率优势。     

直驱式电动台钻用开关磁阻电机高效控制

直驱式电动台钻用效率较高的开关磁阻电机(SRM)替换单相感应电机,将钻头直接固定到电机转子的输出端,省去传统台钻的皮带、塔轮等机械传动装置,实现直接驱动。为了实现直驱式电动台钻全转速范围内的无极调速功能,提出起动阶段采用电流斩波控制(CCC)提供大扭矩;低速阶段采用基于正余弦电流分配的方法抑制低速转矩脉动;中高速阶段采用电压斩波控制(CVC)+角度控制(APC)的变角度电压斩波组合控制方式对转速进行调节。从而实现了不同控制模式间的平滑切换的控制策略。试验结果表明:所提出的全转速范围的控制策略效率高、调速性能好,可有效提高电动台钻的性能。     

电动车开关磁阻电机驱动系统控制策略研究

开关磁阻电机具有结构简单、调速范围宽、可靠性高、可控参数多、过载能力强等优点,有着广泛的应用前景。首先,介绍了电动车开关磁阻电机驱动系统结构,设计了以TMS320F28335数字信号处理器(DSP)作为主控芯片的控制器。然后,根据电机不同转速段,设计了相对应的控制策略,最大化提高电机运行效率:以转速电流双闭环控制为基础,在低速区域内,采用电流PWM控制,利用PI算法调整PWM占空比,既可以限制绕组电流上限值,减小转矩脉动,又可以控制功率开关管斩波频率,避免损坏功率开关管,保证电机平稳起动运行;中速区域内采用电压PWM控制,加快转速动态响应;高速区域内采用变角度位置控制,实现电机宽范围调速。最后,在试验平台上,对提出的控制策略进行验证,测试电动车开关磁阻电机驱动系统的调速性能。试验结果表明,所提出的控制策略具有很强的适应性,使得该驱动系统具有良好的动态性能和较高的稳态精度。     

考虑小电感区电感变化量的开关磁阻电机 开关角优化方法

开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)电磁特性具有高度非线性的特点,采用传统的开关角优化方法很难取得理想的控制效果。以三相12/8极SRM为研究对象,采用有限元方法计算了样机的电磁特性,分析了小电感区的非线性特点,建立了电机小电感区内的非线性数学模型,推导了最优开通角的解析式,根据开通角解析式与电机运行时的磁链变化规律,得出了最优关断角解析式,实现了不同转速下开通角与关断角的自适应调节。实验结果表明:改进的开关角优化方法简单有效,提高了系统运行效率和带载能力。     

开关磁阻电机滞环斩波控制无位置传感器技术

提出一种滞环斩波PWM控制和时间阀值比较相结合的开关磁阻电机特征位置估计方法。在电机驱动运行中,导通相采用滞环斩波控制,滞环斩波PWM开通时间随相电感增大而增大,当转子到达极对极对齐的特征位置时开始减小,所以通过比较相邻两个滞环斩波PWM开通时间的大小,即可得到特征位置的位置检索脉冲信号。在电机刚开通时刻,相电流从零上升到斩波上限,第一个滞环斩波PWM开通时间比其后面相邻的滞环斩波PWM开通时间长,因此在开通角位置也产生一个位置检索脉冲,但该位置检索脉冲信号是随着开通角变化而变化,不能作为位置估计的基准,为此,用了时间阀值比较的方法,除去该位置检索脉冲信号。由于算法中各估计相是相互独立的,所以该算法具有缺相容错运行性能。实验验证了算法的可行性和正确性。     

基于Simulink的三相开关磁阻电机调速系统仿真研究

根据开关磁阻电机的特性,建立电机数学模型,分析了电机工作原理及电机运行中的相电流、磁链和位置角三者之间的关系;在Matlab/Simulink环境下搭建开关磁阻电机调速系统模型,仿真分析了电压、开断角对电机转速、转矩、电流的影响;基于仿真分析,设计了电流、转速双闭环调速控制系统,并将其与电流斩波调速控制系统进行对比,仿真结果表明,电流、转速双闭环调速控制具有起动快、脉动小和运行稳定等优点,更适用于开关磁阻电机的调速控制。     

开关磁阻电机的调幅电压斩波控制

开关磁阻电机在低速运行时通常采用电流斩波控制和电压斩波控制方式,该控制方法具有可控性好、简单直接等优点,但同时也存在稳态误差较大、电机效率与出力较小和位置检测电路复杂等缺点。本文在其基础上设计了调幅电压斩波控制器,通过复合自适应PID使电机稳态误差减小,通过使电流波形优化来提高电机效率和出力,同时该控制方式下的无位置传感器的设计也简单有效,仿真结果证明了该方法的合理性和有效性。     

对降低SR电机振动和噪声的两步换相法的实验分析

基于SR电机定子振动特性频域和时域实验结果,对角度位置控制（APC）和电压PWM工况下“两步换相法”的有效性及局限性进行了实验分析。研究表明,SR电机定子振动具有多个主振型,如何从总体最大限度地降低定子振动出发优化两步换相的时间间隔是值得进一步研究的问题;电压PWM方式斩波期间电流关断引起的冲击振动和位置换相引起的冲击振动一样,均可通过两步换相法抑制,但在斩波期间的每一斩波段采用两步换相法有一定的局限,当斩波频率设计值较高或电机固有频率较低时不宜采用,因此应进一步研究电压PWM方式下振动抑制的策略。     

单斩电流滞环控制的双凸极永磁电机三相桥式功率变换器中的电流尾巴

双凸极永磁电机的功率控制器通常采用电流滞环斩波控制.文中基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,研究了单斩电流滞环控制的三相桥式功率控制电路;提出采用这种控制方案的三相桥式变换器,每相绕组在关断时段内,会出现两段电流尾巴,削弱电机出力,增加系统损耗.文中首先介绍了单斩电流滞环控制方案,给出基于这种控制方案的三相桥式功率变换器稳态工作原理分析,阐述了电流尾巴的产生机理,给出电流尾巴出现时刻及电流尾巴大小的解析式,指出其危害性,并讨论了三相绕组反电势对称性及霍尔位置调整的准确度对电流尾巴的影响,实验结果证明了文中研究及结论的正确性.     

开关磁阻电动机驱动系统的特点和性能

本文结合所研制的样机,对开关磁阻电机驱动系统的特点和性能作了深入的分析,着重论述绕组电流波形、开通角、关断角和绕组匝数等参数对电机性能的影响,并介绍了样机的一些主要输出特性。对于在设计电机和驱动线路时如何合理选择参数及应注意的一些问题等也作了介绍和分析。     

基于电流斩波控制的开关磁阻电机脉冲宽度调制占空比解析计算法

该文提出一种基于电流斩波控制的脉冲宽度调制(PWM)占空比解析计算方法,用以解决开关磁阻电机驱动系统电流斩波控制方式下电流脉动大的问题。结合电流斩波控制原理和实际控制过程,分析了斩波电流脉动大的主要原因。根据开关磁阻电机的电磁关系,分别推导了使绕组电流在小电感区单调上升并恰好达到给定参考电流,以及在电感明显上升区使绕组电流基本保持恒定的PWM占空比计算公式。提出一种通过实验测定小电感区电感值与电感明显上升区绕组电感对转子位置斜率的方法,对不同绕组电流条件下的斜率进行了曲线拟合,并将该曲线用于PWM占空比的在线计算。最后,与传统电流斩波控制法进行对比实验,结果证明PWM占空比解析计算方法有效地减小了电流脉动,提高了电机的控制性能。     

轴向磁通开关磁阻电机的电流斩波控制研究

以轴向磁通开关磁阻电机为对象,介绍了轴向磁通开关磁阻电机控制技术,包括轴向磁通开关磁阻电机调速系统的基本原理和轴向磁通开关磁阻电机的三种基本控制方法,即电压斩波控制、电流斩波控制和角度位置控制,并在轴向磁通开关磁阻电机上应用电流斩波控制方法进行研究。