开关磁阻电机的非线性建模转矩估计研究

开关磁阻电机(SRM)的双凸极结构使其电磁特性呈高度非线性,本文在对SRM磁化特性曲线(θ,i)分析的基础上,采用了一种倒数函数来建立SRM模型的方法.在获得SRM特殊转子位置处的磁链数据点的基础上,利用傅里叶级数分解和倒数函数来拟合SRM磁链特性,进而推导出电磁转矩模型.本文借助Matlab软件,搭建了开关磁阻电机直接瞬时转矩控制(DITC)的非线性建模转矩估计系统模型,并进行了仿真,仿真结果表明该模型能很好反映实际的电磁转矩,验证了所建模型的准确性和有效性.     

开关磁阻电机磁链与转矩建模

为抑制开关磁阻电机(SRM)转矩脉动,从电机设计和控制的角度出发都需要快速、正确地获取其磁链和转矩模型。本文根据SRM磁链随角度、电流的变化特点,取6个特殊转子位置处的磁链数据,用七次多项式函数来建立SRM磁链模型和转矩模型,与有限元计算结果对比表明,所提方法具有快速和准确性。     

基于自适应网络模糊推理系统的开关磁阻电机建模方法

提出一种开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)数学建模的新方法：在已知开关磁阻电机静态电感曲线和矩角特性曲线的基础上,将自适应网络模糊推理系统(adaptive network based fuzzy inference system,ANFIS)用于SRM的整体建模中。该模糊推理系统由5层网络构成,将模糊推理与神经网络有机结合起来,利用它的自学习功能计算出模糊系统的隶属度函数以及相应的模糊规则,形成一个结构简单、紧凑的网络来实现电机绕组电流、转子位置角与电感和转矩的非线性映射关系,然后离线训练得到电感与转矩模型。把这种基于ANFIS的电感和矩角模型应用于SRM的系统建模中,以550 W、6/4极SRM为例,进行了仿真与实验比较,结果表明此建模方法能够较好的反映SRM的实际工作状况,从而为SRM系统的建模分析与设计提供一种新的有力的工具。     

基于在线模糊神经网络建模的开关磁阻电机高性能转矩控制

针对开关磁阻电机(SRM)的转矩脉动问题,提出了一种新的SRM转矩控制方案。首先应用自适应模糊神经网络(ANFIS)对SRM静态转矩逆模型和磁链模型进行离线学习,然后根据转矩分配函数对各相转矩进行分配,利用ANFIS转矩逆模型求出期望转矩下的SRM优化相电流波形。考虑到离线模型的局限性和实时运行时电机中存在的参数变化等不确定因素,通过在线监督学习的方法调整ANFIS转矩逆模型和磁链模型的参数以提高模型的准确性。基于在线调整的ANFIS磁链模型设计自适应滑模控制器调节SRM相绕组中的实际电流跟踪期望相电流波形,从而实现其高性能转矩控制。     

基于电感模型的开关磁阻电机参数优化

针对分析得到的磁链估算误差,提出用来修正磁链估算误差的定子回路等效电阻Req校准方法。在建立开关磁阻电机(SRM)电感模型的基础上,首先通过实验完成等效电阻Req的校准。然后在SRM控制系统中,通过在线检测方法获得电机磁链数据,将测量得到的磁链离散数据贮存于控制器的RAM中。最后,通过数据分析处理,得到优化后的电感参数。实验结果证明该方法简单高效,能够实现SRM高性能控制。     

基于Ansoft的开关磁阻电机建模与仿真

采用Ansoft公司的RMxprt和Maxwell 2D模块建立了开关磁阻电机的模型,给出了电机的功率变换电路,构建了一个完整的仿真系统.通过对SRM模型的有限元分析,得到了SRM的随转子位置变化的电感曲线,同时得到了转矩、相电流及磁链曲线.仿真结果为SRM的优化设计及进一步的研究提供了理论依据.     

基于简化磁链模型的SRG自励发电

提出了一种开关磁阻发电机(SRG)磁链解析模型,通过傅里叶变换和反正切函数拟合,仅需要5个特殊位置磁链参数即可建立较为精确的SRG磁链模型,同时给出了该简化磁链模型下的电压方程和转矩方程.与需要大量磁链数据的传统建模方法相比,本方法容易实现且计算效率高.利用该方法建立了SRG自励发电模型,研究了SRG自励发电性能,通过实验测得的电压、电流及其他一些特性曲线验证了这种新型建模方法的正确性.     

基于简化磁链法的SRM无位置传感器的研究

为了提高开关磁阻电机(SRM)调速系统的适用范围,在直接转矩控制SRM的条件下,提出了一种基于简化磁链法的转子位置辨识方法。选取一条特定位置的电机磁链特性曲线,通过神经网络对磁链特性曲线进行拟合,与检测的实时磁链比较,输出比较脉冲信号,编译脉冲信号得到转子位置角。在MATLAB/Simulink环境下搭建了SRM转子位置辨识控制模型,对简化磁链法转子位置辨识进行了仿真。结果表明了简化磁链法能够简化控制系统,提高系统的可靠性。     

开关磁阻电机RBF神经网络电流控制

开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、成本低、控制灵活等优点,尤其组成的调速系统具有交、直流调速系统所没有的优点。但由于电机本身的非线性电磁特性,导致了其转矩脉动比其他传动系统严重,因此如何控制好转矩成为关键,而转矩控制最终要通过控制电流来实现。对8/6结构SRM的绕组磁场特性及电感进行分析,构建了基于3层结构的径向基函数(RBF)神经网络的SRM电感模型,该模型算法简单并能较好地反映SRM电感非线性模型;依据该模型提出了一种自调节的电流控制方法,该方法通过已建立的SRM电感模型动态调节PWM的占空比,克服电感对电流的影响。实验结果证明,该方法使实际电流很好地跟随给定电流,有效减小了电流波动,取得了良好的电流控制效果。     

基于RBFN-AFS的开关磁阻电机非线性模型与动态仿真

针对开关磁阻电机(SRM)电磁特性存在饱和非线性、多变量、强耦合的特点,提出了一种基于径向基函数网络的自适应模糊系统(RBFN-AFS)建立SRM模型并进行动态仿真的新方法.该方法在实测SRM磁链和转矩特性的基础上,采用递阶自组织学习(HSOL)算法对RBFN-AFS网络进行学习训练,使网络从样本数据中估计出未知的模糊规则,并在学习训练过程中不断更新和修正网络隐层节点参数矢量和连接权值,最终实现磁链与转矩对转子位置角和相电流的非线性映射关系,与其他建模方法相比,该模型具有更快的计算速度和更好的泛化能力.将基于RBFN-AFS网络的电流-磁链和转矩模型应用于SRM调速系统的动态仿真分析中,通过仿真与实验比较,此方法能够很好地预测SRM的动态和稳态运行特性.这种基于RBFN-AFS的建模方法为实现SRM的各项性能分析和各种实时控制提供了一种新的思路.     

A New Method to Measure the Switched Reluctance Motor's Flux

This paper presents a method to measure the flux linkage curves of a switched reluctance motor (SRM) that avoids the inherent errors introduced by iron and copper losses using the classic method of applying a voltage to the phase of the SRM and integrating it, minus a resistive voltage drop to get the flux. In the proposed method, the flux is computed from the measured static torque using conservation of energy and from the SRM's measured unaligned inductance. In this paper, the method is applied to measured torque data from an experimental SRM and to torque calculated by finite-element analysis (FEA). The experimental results and FEA results are compared with the results obtained using the classic method and an analytical model.     

基于改进的开关磁阻电机无位置传感器技术

由于开关磁阻电机(SRM)的双凸极结构与高饱和性,其磁链为相电流和转子位置的高度非线性函数.在简化磁链法中建立精确而小规模的SRM磁链模型,是实现SRM无位置传感器控制的关键.采用预处理方法优化神经网络(BPNN)模型可以减小尺度,提高精度;为了进一步优化该模型,在此基础上提出粒子群(PSO)优化BPNN的建模方法.利...     

内置式永磁同步电机的效率最优直接转矩控制

为提高内置式永磁同步电机驱动系统的运行效率,提出了一种内置式永磁同步电机的效率最优直接转矩控制方法。在建立计及定子铁心损耗的内置式永磁同步电机模型的基础上,分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链的关系,导出了不同运行工况条件下效率最优定子磁链幅值的计算式。通过动态调节定子磁链给定值,实现了内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率最优控制。实验结果表明,给出的优化控制策略在保持直接转矩控制快速动态响应特性的同时,可有效提高电机的运行效率。     

基于DSP的开关磁阻电机磁链特性检测与神经网络建模

基于实测磁化曲线提出一种开关磁阻电机小波神经网络磁链模型.设计了基于DSP的开关磁阻电机磁链特性检测系统,在上位机中采用离散方法计算磁链值,获得不同角位置下的电机磁化曲线族;利用实测磁链特性建立神经网络模型,选择Mexican hat小波函数作为隐层激励函数,采用下降梯度法对网络进行训练以确定模型参数.仿真结果表明,所...     

基于自适应模糊神经网络的开关磁阻电动机建模与仿真

由于开关磁阻电动机磁链特性的高度非线性,在常规的解析建模方法中,由近似磁链模型导出的转矩特性的误差较大.在实测开关磁阻电动机静态磁链曲线的基础上,计算获得开关磁阻电动机的矩角特性,并且将自适应的模糊神经网络用于开关磁阻电动机的建模中,获得了良好的效果.仿真结果表明,此法对于分析开关磁阻电动机及其驱动系统在各种控制方式下的运行性能具有一定的参考价值.     

基于分段解析建模的开关磁阻电机在线转矩估算方法*

针对目前开关磁阻电机采用单一解析模型进行在线转矩估算存在模型复杂、精度低的问题,提出一种基于分段解析建模的开关磁阻电机在线转矩估算方法。根据开关磁阻电机在一个电周期内磁链特性曲线的对称性及其定转子极弧的结构特点,提出将其半个电周期划分为5个区间,分别建立了每个区间的磁链与转矩简化解析模型,并通过有限元分析及构建基于DSP28335的实验系统分别对上述模型的估算精度与运算时间进行了验证,同时与传统单一解析模型进行了对比分析,结果表明,所提出的分段解析模型相较于传统单一解析模型,不仅有效提高了转矩估算精度,而且显著减少了运算时间,因而有助于提高开关磁阻电机调速系统的控制精度与动态性能,具有较好的应用价值。     

表贴式永磁同步电机有限集模型预测转矩控制成本函数研究

针对表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制系统,提出了一种均衡磁链控制和转矩控制的权重系数设计方法,将磁链控制和转矩控制转换为相对误差率的成本函数,从而无需权重系数设计。仿真结果验证以上2种成本函数运行效果良好,但前者对电机参数依赖性较强。由于上述2种成本函数均不含磁链约束项,转矩动态下磁链出现较大的脉动。因此提出了一种含磁链控制约束的成本函数,仿真结果表明,可有效消除磁链脉动。同时,还设计了使用磁链约束项代替磁链控制项的成本函数,但仿真结果表明,虽也可有效消除磁链脉动,但控制效果不及前3种成本函数。     

基于新模型的双开关磁阻电动机同步控制方法

提出了一种新的开关磁阻电动机解析模型,并根据此模型设计了双开关磁阻电动机的改进交叉耦合同步控制方法.针对现有模型的转矩计算不便问题,利用磁链一转子位置关系曲线的对称性特点,提出了快速转矩计算模型,方便在线实时计算瞬时转矩,并把此模型应用到两台电机同步控制,两台电机转矩差实时计算后,取反并与速度差耦合,同时反馈到速度控制端.仿真结果表明,该方法缩短了同步时间,减小了最大速度差,降低了转矩抖动,使同步过程更加平稳,功率输出平衡得到改善.