电动汽车用开关磁阻电机驱动系统设计及优化

为了达到车用开关磁阻电机驱动系统动态特性优化的目的,建立了其动态仿真模型,分析了负载转矩、开通角、关断角对转矩脉动及电机效率的影响及其规律.以降低转矩脉动,提高电机效率为目标,提出了一种双指标同步优化开关磁阻电机控制参数的方法,建立了基于负载转矩与电机转速的可变开通角、关断角控制参数模型.针对不同优化策略结果的对比分析以及实验结果表明,提出的双指标同步优化策略能很好地降低转矩脉动,提高电机效率,达到了优化开关磁阻电机驱动系统动态特性的目的.     

开关磁阻电机直接转矩控制方法的优化

在开关磁阻电机的驱动中,采用直接转矩控制可以显著地改善其输出转矩的稳定性和转矩响应的快速性,而且该算法具有较好的通用性。从控制角度入手,研究降低开关磁阻电机噪声和减小转矩脉动的方法。针对传统直接转矩控制方法转矩脉动大的问题,提出了一种适用于四相开关磁阻电机的电压矢量和开关表的优化方法,取消了磁链滞环,重构了电压矢量。仿真和实验证明,该方法在转速稳定状态下可有效减小转矩脉动并提高转矩电流比。     

基于电流补偿策略的转矩分配函数法抑制整距绕组分块转子SRM的转矩脉动

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有单位铜耗下输出转矩大、损耗低等优点,但转矩脉动大。本文采用余弦TSF控制法即通过控制电机各相电流产生的转矩分量使得低速时整距绕组分块转子开关磁阻电机的输出转矩脉动降低。针对电机转速升高后,由于实际相电流不能跟踪参考相电流,以及关断区间的电流不可控导致电机转矩脉动增大的问题,提出增大或减小其他相的相电流进行补偿的转矩控制策略并进行了分析。仿真和实验结果表明,该电流补偿策略的转矩分配控制法可有效抑制整距绕组分块转子开关磁阻电机的转矩脉动。     

电动车用开关磁阻电机驱动系统转矩脉动优化设计

开关磁阻电机驱动系统的转矩脉动严重影响了电动汽车的性能。为了达到电动汽车用开关磁阻电机转矩脉动优化的目的,在Matlab/Simulink环境中建立了开关磁阻电机非线性动态模型;利用动态模型仿真得到的转矩数据分析了开通角和关断角对转矩脉动的影响规律;以降低转矩脉动为目标,得到了电机转矩脉动最优化开通角以及最优化关断角与转速之间的关系;设计了基于开通角和关断角可随转速变化的优化控制器。通过优化前后对比分析表明,本文建立的优化控制器能有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动,为电动汽车用开关磁阻电机驱动系统的优化提供一定的参考价值。     

基于RBF神经网络的开关磁阻电机转矩脉动控制

开关磁阻电机的双凸极结构和高度的非线性电磁特性会引起严重的转矩脉动。针对这一问题,提出了一种基于径向基函数神经网络的瞬时转矩控制方法。利用径向基函数神经网络较强的泛化和逼近能力,结合开关磁阻电机样本数据和控制要求,设计转矩观测器,实现电流、角度到转矩的非线性映射。然后将转矩作为转矩内环的反馈,直接控制瞬时转矩跟踪转速外环输出的参考转矩,再结合转矩滞环控制器完成电机的转矩控制。仿真和实验结果表明,所提控制策略具有响应速度快、控制精度高、可适应转速变化等优点,能有效地减小开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于转矩误差PWM-DITC开关磁阻电机控制策略

研究了开关磁阻电机直接瞬时转矩控制的方法,针对开关磁阻电机转矩脉动大,提出了一种基于转矩误差PWM-DITC开关磁阻电机控制策略,利用Matlab/Simulink对开关磁阻电机PWM-DITC控制策略进行建模与仿真,仿真结果表明,PWM-DITC控制结构简单,不需要进行电流控制,直接从参考转矩和当前输出转矩进行比较得到每一相的开关状态,能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动。将滞环控制策略和改进的PWM-DITC控制策略相比较,得出开关磁阻电机PWM-DITC控制策略实现简单,响应速度快,可提高系统的性能,能较好地抑制转矩脉动。     

基于换相重叠角实时变化的SRM转矩脉动抑制控制策略

开关磁阻电机因其特殊的双凸极结构及严重的非线性问题，会导致有很大的转矩脉动存在，严重限制了其应用范围。传统的转矩分配函数受转矩特性和电压限制等影响，在换相期间仍然存在较大的转矩脉动，并且在不同的速度段，受电流变化率及换相周期的影响，在换相重叠角固定时，其转矩脉动现象会更加明显。本文提出一种换相重叠角随转速实时变化的控制策略，通过检测电机运行过程中实际转矩过零点所对应的角度，计算出相对应的换相重叠角，并建立转矩负载-电机转速-换相重叠角之间的查值表，据此可以在不同负载下随着电机转速变化查询最合适的换相重叠角，使开关磁阻电机的转矩脉动最小。最后为了验证该策略的有效性与可行性，以一台3 kW、3相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真与实验验证，证明所提方法能够在较宽的速度范围内有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动。     

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。     

基于RBF神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制

开关磁阻电机(SRM)因其结构简单、工作可靠、效率高、成本低等优点使之成为当前极具竞争力的一种调速电动机。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。如何更好地对开关磁阻电机的转矩进行控制,抑制转矩脉动也成为了近年来研究的热点。针对这一问题,提出了一种基于基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制方法。利用从SRM动态模型仿真中产生的数据来对RBF神经网络进行离线训练,使之学习不同转速和转矩下的优化电流波形,再将训练好的RBF网络用于电机的转矩控制中,完成不同转速下,转矩、位置到电流的非线性映射。最后通过瞬时电流跟踪控制使电机电流跟踪参考电流,完成电机的转矩控制。该控制方法充分利用了RBF神经网络逼近、泛化能力强,运算速度快的优点,且控制过程简单,网络无需在线训练。实验结果证明,该控制策略能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,具有控制精度高、能适应转速变化等优点。     

重复控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在运行中的转矩脉动问题,提出了一种基于重复控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法.在具有周期性扰动的控制系统中,重复控制把上一周期的偏差和当前的偏差叠加到被控对象进行控制,以达到高精度的控制效果.在此策略基础上,通过转子位置角估算和滞环电流控制,合理调节转矩大小,使电机转矩在运行中平稳过渡,从而达到抑制其转矩脉动的效果.仿真证实该方法能够有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动.     

基于非线性模型的开关磁阻电机关断角对系统性能的影响

关断角是开关磁阻电机驱动系统中一个十分重要的控制参数,尤其是在电机的优化运行阶段,关断角的微小变化往往会影响到电机的性能指标,如有效输出转矩、转矩脉动系数、电流及转速等。基于开关磁阻电机的有限元非线性模型对系统的饱和与非线性电磁特性进行了研究,在Simulink环境下建立开关磁阻电机系统的非线性动态仿真模型,将有限元计算的静态电磁数据导入到系统模型中。在此基础上,针对关断角参数进行了仿真研究,分析了关断角对开关磁阻电机系统转矩脉动、有效输出转矩的影响。结果表明：综合考虑各性能指标,合理选择关断角有助于实现开关磁阻电机系统的优化运行,从而提高电机的运行效率。     

电动车用开关磁阻电机转矩控制器设计与优化

电动汽车用开关磁阻电机转矩动态特性对电动汽车整车动力性能与乘坐舒适性能起着至关重要的作用。为了降低开关磁阻电机转矩脉动,提高其平均转矩,达到优化转矩动态特性的目的,在MATLAB/Simulink环境中建立了开关磁阻电机非线性动态模型;利用动态模型仿真数据确立了电机转矩动态性能与转速、关断角之间的函数关系;以降低转矩脉动,提高平均转矩为目标,建立了最优关断角与转速之间的函数关系;设计了基于可变关断角的转矩优化控制器。仿真结果表明,本文建立基于可变关断角的转矩优化控制器能很好地降低转矩脉动,提高平均转矩,达到了优化开关磁阻电机转矩动态特性的目的。     

一种永磁辅助开关磁阻电机的四区间DITC方法

与传统开关磁阻电机相比，永磁辅助开关磁阻电机有更高的功率密度和效率、更大的转矩安培比，但存在较大的转矩脉动，限制了工程应用范围。该文首先解释传统直接瞬时转矩控制策略，针对传统直接瞬时转矩控制策略转矩脉动的原因，提出一种将两相交换区细分为交换Ⅰ区、交换Ⅱ区和交换Ⅲ区，与单相导通区构成一个电周期的四区间，分别给出与区间电感特性相适应的滞环控制；然后提出不同转速下的导通角算法，建立自适应导通角的四区间转矩脉动抑制方法。最后以一台三相6/20的永磁辅助开关磁阻电机为例，进行仿真分析和样机实验。结果表明，该方法能在宽转速范围上有效降低永磁辅助开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于转矩分配函数的开关磁阻电机预测转矩控制

开关磁阻电机独特的双凸极结构导致电机在运行过程中产生较大的转矩脉动,限制了开关磁阻电机的应用范围.为抑制转矩脉动,本文将转矩分配函数和模型预测控制相结合,提出一种基于转矩分配函数的预测转矩控制策略.首先,由转矩分配函数将参考转矩离线分配至各相;其次,利用开关磁阻电机离散模型预测下一周期转矩大小;最后,通过代价函数选取最优控制量跟踪参考转矩.相较于传统的基于转矩分配函数的电流斩波控制方式,新控制策略取消了电流滞环,提高了控制精度.仿真和实验结果表明,相较于传统电流斩波控制,本文提出的基于转矩分配函数的预测转矩控制具有更好的转矩脉动抑制效果.     

基于TSF与模糊开关角的SRM建模与控制系统仿真研究

开关磁阻电机(SRM)的模型直接影响电机性能分析以及控制效果,虽然SRM结构简单,但开关磁阻电机双凸结构和磁路的严重饱和,使其精确建模十分困难。针对这一问题,提出一种基于BP神经网络建立开关磁阻电机电流、转矩模型的查表方法。利用有限元软件得到的样本数据对BP神经网络进行离线训练,输出期望数据,用于查表法的SRM非线性模型。利用转矩分配控制和模糊开关角控制可有效抑制SRM的转矩脉动。仿真实验结果表明,所提方法转矩计算速度快、计算精度高,可以满足实时控制的要求,有效地减小了电机的转矩脉动。     

电动车用开关磁阻电机驱动系统多指标同步优化

为了提高电动汽车用开关磁阻电机综合性能,在获得开关磁阻电机磁链特性曲线的基础上建立了其非线性动态模型;以改善平均转矩,降低转矩脉动,提高电机效率为目标,提出了一种多指标同步优化开关角度的方法,建立了最优开通角、关断角与转速、负载转矩之间的函数关系;设计了基于可变开通角、关断角的驱动系统优化控制器;定义了均方根电流比例系数、转矩平顺度比例系数和等效功率比例系数3个概念,将多指标同步优化策略与平均转矩最优化策略进行了对比分析,分析及实验结果表明:利用多指标同步优化开关角度的方法建立的转矩优化控制器能很好地平衡平均转矩、转矩脉动和电机效率3个参数指标,达到了优化开关磁阻电机转矩动态特性的目的。     

模糊自抗扰优化开关磁阻电机速度环控制策略

开关磁阻电机因其结构为双凸极造成转矩脉动过大,且该系统具有严重的非线性,给定转速变化大,负荷扰动大,为克服这个问题应用模糊自抗扰控制方法,结合开关磁阻电机特性和机械运动方程,建立开关磁阻电机双闭环系统仿真模型,转速环采用自抗扰控制技术并使用模糊控制对其参数实施整定,转矩环采用直接瞬时转矩控制,仿真对比得出,相较于传统PI控制,模糊自抗扰控制能够有效改善调速性能,降低转矩脉动,表现出良好的抗干扰能力。     

基于差分进化算法的开关磁阻电机转矩脉动抑制

针对开关磁阻电机(switched reluctance motors,SRM)转矩脉动大的问题,提出一种基于差分进化算法的开关磁阻电机转矩控制方法。利用差分进化算法的优秀寻优能力,将其应用到转矩分配函数开关角在线寻优过程中,直接将转矩脉动作为优化目标来确定最佳开关角。以1台12/8极开关磁阻电机为研究对象,构建了以DSP为控制核心的转矩控制系统实验平台,实验结果证明了基于差分进化算法的控制方法能有效抑制开关磁阻电机转矩脉动。     

基于教与学算法的SRM转矩分配函数优化及控制研究

针对开关磁阻电机(SRM)换相阶段转矩脉动严重问题,提出基于教与学算法的转矩分配函数优化策略。以开通角、关断角、换相重叠角为寻优对象,输出转矩跟随参考转矩能力为评价指标,结合转矩分配函数与直接瞬时转矩控制,构成转矩闭环。为提升系统动态性能,转速环采用分数阶滑模控制方法,将其输出作为转矩环参考转矩。仿真实验结果表明,经教与学算法优化后,转矩可在相绕组换相阶段平滑过渡,且输出转矩脉动得到明显抑制;分数阶滑模较PI控制而言,系统转速迅速进入稳态,且上升过程无超调,有利于提升系统动态特性。     

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。