开关磁阻电机的转矩脉动抑制研究

研究了一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法。利用有限元工具对一个四相8/6极的开关磁阻电机进行有限元分析,对转矩脉动产生的机理进行研究。针对传统励磁模式下转矩脉动大的问题,介绍了一种新型的阶梯状励磁电流模式,研究该励磁电流模式的参考电流及励磁相重叠角度的参数对转矩脉动的影响。实验表明,所提出的新型励磁电流模式可以降低开关磁阻电机的转矩脉动,通过调节参考电流及励磁相重叠角度的参数可获得最小转矩脉动。     

电动汽车用SRM励磁方式的研究

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor.简称SRM)适用于电动汽车交流驱动,但其转矩脉动会降低汽车的运行质量.为降低SRM的转矩脉动,将三相SRM绕组采用星型连接,用三相逆变桥对其驱动.当采用传统的控制方式时.电机运行状况不佳.根据SRM产生电磁转矩的原理,分析了自感和两相互感在电机运行中产生电磁转矩的情况,并根据其变化规律.推导出独特的720°电角度一周期的对称不均匀两相励磁方式,使磁阻电机获得了良好的运行效果.实验证明,相较于常用的单相励磁方式,该励磁方式可有效改善SRM的转矩脉动和噪声.     

基于电流矢量分解的开关磁阻电机转矩脉动抑制

为了降低关磁阻电机转矩脉动,本文提出了基于电流矢量分解的开关磁阻电机转矩脉动抑制的控制策略。在该控制策略中,采用i_d=0的控制方式,在不同区间内将i_q分解为两相电流的矢量和,并用傅里叶级数模型建立了满足磁路饱和的转矩模型。根据新建立的转矩模型得到恒定转矩条件下的i_q变化规律,给定电流i_q以此规律变化就可以减小转矩脉动。本文分别分析了单极性正弦励磁、恒i_q型单极性励磁和变i_q型单极性励磁条件下的转矩模型。最后,搭建了以TMS320F2812为核心的开关磁阻电机调速系统的实验平台,进行了系统的实验研究。实验结果证明了基于矢量分解的变i_q型单极性励磁控制方法能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于注入分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制策略

开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)较大的转矩脉动问题制约了其广泛应用,抑制SR电动机转矩脉动的研究是近年来研究领域的热点之一。该文介绍一种注入一系列分段谐波电流的控制策略,该控制策略采用向初始矩形参考电流中注入多次谐波分量,使之生成相应的额外转矩,来补充或消除原参考电流产生的转矩脉动。为使得谐波电流注入下SR电机转矩脉动降低的更加灵活与有效,将注入的n次正弦谐波电流分量等分成n段,通过调节相应段的谐波分量系数,独立控制各分段区间参考电流波形,进而控制电机输出转矩。新的控制策略在电流斩波控制下可较好的实现抑制转矩脉动的目标。最后,通过仿真与实验验证上述所提方法的实用性及有效性。     

基于三相逆变器驱动开关磁阻电机的DITC调速系统设计

讨论两相同步励磁驱动模式对开关磁阻电机(SRM)转矩波动抑制。在基于三相逆变器实现SRM两相同步励磁驱动的基础上,采取直接转矩控制方法,控制瞬时转矩跟随设定参考转矩,通过迟滞控制环节,实现转矩脉动抑制。MATLAB仿真测试验证了在两相同步励磁的基础上实现DITC控制的可行性和转矩脉动有效抑制。     

开关磁阻电机转矩脉动与铜耗最小化控制研究

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的双凸极结构导致其运行时产生很强的转矩脉动现象,根据SRM非饱和特性下电感与角度关系曲线,提出一种基于指数函数的SRM转矩脉动与铜耗最小化转矩分配综合控制方法,该方法综合转矩计算式和查表法将参考转矩直接转化为参考电流,避免了对转矩的测量。与正弦转矩分配控制进行比较分析,在电机工作效率方面验证了该控制系统性能的优越性;提出将转矩脉动抑制作为主要优化对象,抑制定子绕组换相电流作为次级条件,利用加权函数实现转矩脉动抑制与运行效率的优化平衡方案。以一台3 kw的12/8极开关磁阻电机为控制对象,建立控制系统仿真模型,验证了方案的有效性。     

基于不同电机极对数对开关磁阻电机性能的影响研究

针对电机本体结构的改变可能会引起的电机性能的变化,采取实验研究法对两种额定参数相同的四相8/6极和四相16/12极相同功率不同结构的开关磁阻电机(SRM)进行实验研究。对两种不同极数结构SRM的绕组自感、互感、转矩大小及脉动影响和绕组电流等方面进行了电磁仿真分析。结果表明:8/6极开关磁阻电机与16/12极相比,前者具有各相绕组自感值大、互感值大、转矩大等优点,后者具有转矩脉动小的优点。此项研究对SRM电机本体设计和SRM的选型具有重要的指导意义。     

正弦单极励磁开关磁阻电机电磁转矩分析

通过对开关磁阻电机施加带有直流偏置的正弦单极电流,分析开关磁阻电机的电磁转矩。正弦单极励磁电流包含直流分量和交流分量,其分别产生转子磁链和定子旋转磁场,因此,开关磁阻电机可以使用与交流电机相同的矢量控制系统。结果表明,与传统励磁的开关磁阻电机相比,采用正弦单极励磁的开关磁阻电机的电磁转矩波动更小。     

开关磁阻电机单极性正弦励磁研究

为提高开关磁阻电机运行性能,降低转矩脉动,分析了在单极性正弦电流激励下的电机状态.在单极性正弦激励条件下,电机转矩方程分为两部分:前者为平均转矩分量,后者是转矩脉动量.为减小转矩脉动,提出一种在直流偏置电流中注入3次谐波电流的方法.通过分析电机铜耗,得到选择合适的电流比能够使得单位转矩下铜耗最小的结论,并给出了具体比值.实验表明,该方法能够有效控制绕组电流,实现了单极性的交流电流控制;3次谐波注入后能够减少转矩脉动.该控制方法简单、易于实现,且能有效抑制转矩脉动,在中低速低成本应用场合有一定应用前景.     

开关磁阻电机变电流重叠角的DITC

针对开关磁阻电机(SRM)换相期间存在较大转矩脉动的问题,提出一种基于变电流重叠角的转矩分配函数(TSF)用于SRM的直接瞬时转矩控制(DITC)。该方法利用换相期间电流特征,对电流重叠角的起始位置和结束位置进行检测,实现电流重叠角的实时计算,并根据电流重叠角设置SRM的关断角,对SRM各相转矩在换相期间进行合理分配。仿真和实验结果验证了该方法能够有效抑制转矩脉动。     

Phase current modulation of switched reluctance motor to minimize torque ripple

This paper presents a simple technique to minimize torque ripple of a switched reluctance motor (SRM). The technique is based on the control of the sum of the square of the phase currents by using only two current sensors and analog multipliers. The control characteristics of the SRM drives are analyzed for operation of the motor in the linear region of its magnetic characteristics. The simulation and experimental results of the proposed method are given. The advantages and limitations of the proposed circuit are explained.     

High-precision torque control of reluctance motors

The high-precision torque control of a reluctance motor for servo applications is described. The prototype is a three-phase, eight-pole reluctance motor driven by a MOSFET inverter. The current control and the speed control are performed by software of the digital signal processor TMS 32010. The motor is supplied by sinusoidal current, and two current control methods are proposed. One is based on a vector control principle to achieve the linearity between current and torque, and another is developed to obtain the maximum torque/current ratio. Due to the saliency, the instantaneous torque contains a large ripple component. In the case of the test motor, the torque ripple was as much as 26% of the rated torque under sinusoidal current drive. The experiment showed that the ripple component could be reduced to 6% by superimposing a compensation current component on the current reference     

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。     

开关磁阻电机的高效率直接瞬时转矩控制

主要论述了开关磁阻电机(SRM)的高效率直接瞬时转矩控制(DITC)。常用的瞬时转矩控制方法是使用预存的最优转矩分配函数(TSF)。其中,典型的TSF曲线为正弦和直线TSF曲线。由于SRM具有很强的非线性特性,不可能存在任意转矩指令下,既能抑制转矩脉动,又能实现高效率的固定形状TSF曲线。为此,以SRM的非线性模型为基础,提出了一种可实现高效率的DITC方法。所提方法不给定具体的TSF曲线,而是在可抑制转矩脉动的前提下,根据当前运行状态实时确定当时的转矩分配,可有效地减小两相导通区间,实现快速换向。因此,只要合理选择开通角,就能达到实现高效率DITC的目的。最后,通过计算机仿真和DSP驱动实验,证明了所提方法的有效性。     

基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机瞬时转矩控制

主要论述了基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制.在常规功率变换电路的驱动下,采用直接瞬时转矩控制虽然改善了开关磁阻电机驱动系统所固有的高转矩脉动,但由于励磁电流的上升和下降相对缓慢,使得系统的效率和动态性能有所降低.而四电平功率变换电路因能提供高电压给开关磁阻电机,使得励磁电流上升和下降所需时间减少,因此可改善开关磁阻系统的效率和动态性能.在基于四电平功率变换电路的SRM系统中,利用直接瞬时转矩控制,提出了在各种工作模式下的新的控制方法.所提方法通过计算机仿真和DSP驱动实验,证明了其有效性.     

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。     

非线性模型的开关磁阻电动机转矩脉动抑制

针对开关磁阻电动机SRM(Switched Reluctance Motor)转矩脉动大的问题,基于SRM的磁化特性,分析了SRM的非线性模型.采用Matlab/Simulink仿真软件,对SRM、功率变换器及其控制系统建立了动态仿真模型,并用模糊控制器对SRM的关断角进行实时补偿,实现SRM关断角自动调节,达到减小转矩脉动的目的.仿真实验中,转矩脉动系数从补偿前的0.673 0降低到补偿后的0.257 4,证明了该方法的可行性和有效性,为实际SRM控制系统的设计和调试提供了有效的手段和工具.     

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。     

基于模糊逻辑控制的SRD仿真实现

分析了开关磁阻电动机调速系统（SRD）的工作原理及开关磁阻电动机（SRM）的非线性电感模型。在此基础上,对其进行了简化处理,并采用模糊控制器对SRM的开关角进行实时补偿,同时建立了基于电流斩波控制的四相SRM非线性仿真模型。仿真结果验证了该控制方式的正确性,该模型不但计算相对简单且能有效减小转矩脉动和提高系统的动、静态性能,并能满足一定精度要求,为实际的SRD设计和调试提供有效的手段和工具。     

Torque ripple minimization of a switched reluctance motor by using continuous sliding mode control technique

This paper proposes a new method to minimize torque ripple of a switched reluctance motor (SRM), which is based on the control of the sum of the square of the phase currents by using only two current sensor and analog multipliers. In addition, the sliding mode control (SMC) technique has been applied to SRM speed control loop that compensates the low frequency oscillations on the torque output. The applied sliding mode controller adjusts the value of the reference current to keep the speed of the motor constant. The proposed sliding mode continuous controller performs better than PI and Fuzzy controllers and is also more robust to the external disturbances. The results show that the continuous sliding mode controller is effective compared to PI or Fuzzy controllers in reducing the torque ripple of the motor, compensating for the nonlinear torque characteristics and making the drive insensitive to parameter variations as well. Since, mutual inductances have an important disturbance effect on the torque ripple, mathematical model of the SRM has been derived in presence of them. It has been used a completely analog system to implement the proposed algorithm. Also, a mechanical sensor has been used to sense the rotor position. Simulation and experimental results are given to validate the proposed method for the self and mutual inductances and current measurements.