基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究

转矩脉动是开关磁阻电机亟待解决的问题和研究难点之一,其限制了速度控制性能和位置测量精度的进一步提升。基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的理论研究已取得较大进步,但由于电机磁路的非线性,使得在实际应用中转矩很难准确反馈。本文根据电机的实际规格和尺寸,采用Maxwell3D计算出在不同转子位置和相电流下的转矩,建立了转矩-电流逆模型;通过合理地设置开通角、换相重叠角和关断角,简化了程序设计,抑制了反向制动转矩;进而根据转矩分配函数,采用电流闭环对转矩进行间接控制。仿真和实验结果证明了该方法可以有效地减小转矩脉动。     

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。     

双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究

目前针对双凸极永磁电机的转矩脉动,研究工作主要集中在对换相引起的转矩脉动进行消除和抑制。考虑到双凸极永磁电机一个显著特点是电磁转矩为磁阻转矩和永磁转矩的耦合,所以从磁阻转矩的角度来分析双凸极永磁电机的转矩脉动。建立一台12/8极双凸极永磁电动机的数学模型,并通过有限元计算得出其静态参数。在此基础上通过不同电流、不同转速下多种仿真结果得出磁阻转矩对电机电磁转矩的脉动影响随着电机负载的增加成正比增加,并提出通过合理选择定转子极弧长度及磁钢参数来减小磁阻转矩、增加永磁转矩,最终减小磁阻转矩对电机转矩脉动的影响。仿真结果验证了所提出的方法。     

一种降低开关磁阻电机转矩脉动的新方法

本文在对开关磁阻电机非线性模型进行分析的基础上,建立了开关磁阻电机的调速控制系统,提出了一种转矩分配方案用于解决换相过程中转矩平滑过渡的问题,通过理论分析证明该方法能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动,并通过对6/4极的三相开关磁阻电机的仿真分析验证了该方法的可行性.     

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。     

一种降低开关磁阻电机转矩脉动的新方法

本文在对开关磁阻电机非线性模型进行分析的基础上,建立了开关磁阻电机的调速控制系统,提出了一种转矩分配方案用于解决换相过程中转矩平滑过渡的问题,通过理论分析证明该方法能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动,并通过对6／4极的三相开关磁阻电机的仿真分析验证了该方法的可行性。     

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DITC的开关磁阻电机转矩脉动最小化研究

转矩脉动是开关磁阻电机较为突出的缺点.本文基于直接瞬时转矩控制(DITC)的概念,直接控制瞬时转矩跟随参考转矩,并结合转矩滞环控制器,阐述了减小转矩脉动的控制原理.针对一台3相12/8极开关磁阻电机,建立了Matlab环境下SRM系统的仿真模型.仿真结果和实验结果如实地反映了开关磁阻电机的运行特性,验证了本文所用的直接瞬时转矩控制能有效地减小转矩脉动.     

适用于无轴承开关磁阻电机的新型升压功率变换器

针对无轴承开关磁阻电机在换相时励磁电流建立速度过慢,本文提出了一种结构简单的升压型功率变换器,电机在换相时,通过利用绕组退磁能量来为后一相绕组迅速建立励磁电流,在保证电机稳定悬浮的基础上实现电机换相时的低转矩脉动运行。分析了该功率变换器的拓扑结构以及工作状态,在此基础上,构建了基于该新型升压功率变换器的12/8极双绕组宽转子齿无轴承开关磁阻电机驱动系统,通过Matlab/Simulink系统仿真和实验平台,验证了该功率变换器的可行性和有效性。     

基于换相过程控制的开关磁阻电动机转矩波动最小化研究

转矩波动是开关磁阻电动机较为突出的问题，在对开关磁阻电动机转矩模型分析的基础上，提出了一种控制策略用于解决换相过程中转矩平滑过渡的问题，详细讨论了该控制策略的一种在线控制方案，理论分析表明该方法能减小转矩波动，且效果较好，通过对12／4极三相开关磁阻电动机的仿真和实验研究，验证了所提方案的可行性。     

开关角对斜槽转子SRM稳态转矩的多目标优化

开关磁阻电机转子斜槽结构可有效减小电磁径向力,但会导致转矩特性变化。针对该问题,给出了线性模型下斜槽转子开关磁阻电机稳态转矩的解析方法,然后建立了四相8/6极开关磁阻电机模型,采用三维有限元仿真方法,计及端部漏磁,以电流开通角、关断角和转子斜槽角度为优化参数,以平均转矩变化量最小和转矩脉动最小为优化目标,基于正交试验法设计试验方案,通过极差和方差分析确定了相应参数的优组合,并将优化前后的转矩特性进行了比较,结果表明:小的斜槽角度对转矩特性的影响并不大,优化后电机的平均转矩相比优化前只变化了16.01%,但其转矩脉动下降了23.63%。     

An Improved Torque Sharing Function to Minimize Torque Ripple and Increase Average Torque for Switched Reluctance Motor Drives

Abstract—This article presents a novel torque ripple minimization approach based on the genetic algorithm (GA) for the switched reluctance motor (SRM) drives. The fitness function of the GA is designed on the basis of two main optimization criteria. The first optimization criteria; three objectives are defined to optimize commutation angles minimizing torque ripple and copper loss. The second optimization criteria; an objective is defined to eliminate the negative torque which decreases the average torque in SRM drives. The achievement of all objectives depends on the adjusting appropriate the commutation angles of the torque sharing functions (TSF) during the commutation period. All of conventional TSFs are dependent on three different commutation angles, namely turn-on, turn-off, and overlapping. Due to the nonlinear phase inductances of SRM, the delay of current rising and falling time are not unity in overlapping commutation region. To overcome the separation of the incoming and outgoing phase currents during the commutation region, rise angle, and fall angle are used instead of overlapping angle. GA is used to optimize the commutation angles of conventional (sinusoidal) TSF and improved (sinusoidal) TSF. At the same time, the elimination negative torque effects on torque ripple, average torque, and copper loss is investigated.     

开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制研究

开关磁阻电机固有的高度非线性特性使传统的平均转矩控制方法难以消除转矩脉动,也限制了它在高性能伺服系统中的应用。文中采用新型的直接瞬时转矩的控制策略,将瞬时转矩作为控制对象,在滞环控制的基础上通过PWM调制,结合在换相区间的转矩矢量分配函数,使瞬时转矩精确地跟随参考转矩。控制策略应用于一台样机控制系统,实验结果验证了控制策略的有效性。     

基于转矩逆模型的开关磁阻电机滑模变结构控制

开关磁阻电机的转矩脉动是其应用的一个问题.该文应用小波神经网络建立对应开关磁阻电机位置信号的非线性映射,估计转子位置角度,提出利用自适应模糊神经网络学习训练开关磁阻电机转矩逆模型优化期望转矩所需的相电流,采用滑模电流控制器实现电机转矩的低脉动控制,仿真结果表明方法的有效性,能够有效地控制开关磁阻电机转矩按期望变化.     

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的电流比研究

在永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的基础上,对换相期间的电流控制模式进行研究,结合理论推导,得出换向相的最优电流比。根据有限元分析的电感和磁链数据,构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型,对不同电流比在不同负载情况下进行大量仿真研究,给出不同负载下电流比与转矩脉动率的变化曲线。通过仿真和实验验证了理论推导的正确性。与电流比较小时相比,最优电流比下新型开通关断角控制在低速时出力大,转矩脉动较小,转速比较平稳。     

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.     

基于无位置传感器的无刷直流电机换相续流研究

无刷直流电机(brushless DC motor,简称BLDCM)换相时刻关断相电流续流会引起电机端电压波形畸变。当采用无位置传感器反电动势过零检测法时,端电压波形畸变会使位置检测信号相位超前,偏离最佳换相时刻,电机负载转矩和转速较大时增加了转矩脉动,甚至会造成换相失败,限制了反电动势检测法的无刷直流电机功率应用范围。因此,针对电流续流引起的位置信号相位超前的机理加以分析,推导出了超前角度与负载转矩和转速的关系,并给出了位置检测信号相位超前的补偿算法,并对电机在不同负载转矩和转速下位置信号进行相位补偿,拓宽了无位置无刷直流电机的运行范围。仿真和实验结果表明,在不同负载转矩和转速下经过补偿后的位置信号与最佳换相信号一致,电机负载转矩和转速较大情况下运行平稳。