基于模糊自适应PID的开关磁阻电机滞环脉宽调制直接瞬时转矩控制

开关磁阻电机(SRM)具有转矩脉动较大的特点。提出一种结合滞环控制和脉宽调制(PWM)的直接瞬时转矩控制策略解决此类问题。分析了转矩在控制过程中出现大波动的机理,制订了单相区和换相区不同控制方法。考虑到转矩在不同条件下输出特性,将PWM等效策略引入滞环限间,优化了转矩控制效果。加入了模糊自适应PID控制器,提高系统响应性能。仿真结果表明该控制策略响应速度快,能有效地抑制SRM的转矩脉动。     

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。     

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。     

开关磁阻电机减振降噪和低转矩脉动控制策略

开关磁阻电机的振动噪声和转矩脉动问题制约了其推广应用,先前这2个方面的研究都彼此孤立。该文通过将2步和3步换相法引入直接瞬时转矩控制,提出了一种能同时减振降噪和减小转矩脉动的新控制策略。采用新的控制策略,在斩波控制和单脉冲控制下,振动都可得到有效抑止,且新控制策略可在转矩斩波控制下减小转矩脉动。该文还提出了3步换相法的时间参数设计方法。实验结果验证了新控制策略的有效性。     

开关磁阻电机的模糊分数阶PID控制算法研究

开关磁阻电机(SRM)的双凸极机械结构和开关工作特性,导致常规控制算法在其调速控制时,存在转矩脉动大、动态性能一般等问题。论文应用分数阶PID控制算法鲁棒性强和模糊控制不依赖于精确数学模型的优点,提出了一种基于模糊分数阶PID转矩控制算法。在适应SRM转矩控制模糊规则表的基础上,以转速偏差和偏差变化率为输入,通过模糊推理自适应调整分数阶PID控制器的比例系数、积分阶次、微分阶次,使SRM的转矩脉动较小。仿真结果表明该算法使开关磁阻电机的转矩脉动较小,动态响应好。     

基于Buck变换器的无刷直流电机转矩控制仿真

无刷直流电动机（BLDCM）存在转矩脉动的突出缺点，提出了一种基于直流环节电压控制和模糊PID控制器的新型混合控制策略，以抑制无刷直流电机的转矩脉。电路拓扑包含功率因数校正降压转换器和逆变器。降压转换器通过控制直流电路电压来降低换向转矩脉动，使用模糊PID控制器和脉冲宽度调制（PWM）技术的逆变器在导通区域提供适当的电流。 Buck变换器降低了通过控制直流环节电压换向转矩脉动，逆变器使用模糊PID和PWM技术提供导通区域的电流。该方法能够消除传导区转矩脉动,削弱换相区转矩脉动，仿真结果表明，该策略具有功率因数校正功能，可有效抑制转矩脉动，提升电机运行的鲁棒性。     

开关磁阻电机高性能转矩控制策略研究

将开关磁阻电动机转矩控制系统分为三级控制子任务:换相策略、转矩控制器和电流控制器,并根据上述结构化设计思想,给出了一种基于神经网络转矩逆模型和滑模电流控制器的开关磁阻电动机高性能转矩控制方案.仿真结果表明该方法能够有效地控制开关磁阻电动机相转矩按期望变化,从而实现了其高性能转矩控制.     

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.     

一种消除无刷直流电动机换相转矩脉动的PWM调制策略

无刷直流电动机由于本体设计和特有的控制策略存在较严重的转矩脉动问题。为了解决这一问题,提出一种简单的消除换相转矩脉动的换相区PWM调制策略。在换相时,通过三相配合调制,将换相过程中的每个PWM周期分成包含5个中心对称区间的3个功能区。通过计算给三相中的每一相分配不同的调制占空比,使关断相电流的下降速度和导通相电流的上升速度在每个PWM周期内保持相等。所提方法不仅可以消除转矩脉动,还可以通过不同的功能区比例组合来调节换相持续时间。给出所提方法的推导过程,并通过实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

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。     

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型补偿策略

提出了保持非换向相绕组换相前后施加电压不变的方法,抑制无刷直流电机换相转矩脉动。为减小换相前非导通相续流引起的电压补偿量计算误差,将该方法与PWM_ON_PWM调制方式相结合,进一步改善了转矩脉动抑制效果,同时也抑制了正常导通期间转矩脉动。在此基础上推导出适合宽转速范围抑制换相转矩脉动的电压补偿方法。仿真和实验验证了所述方法的正确性。     

减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略研究

转矩脉冲是开关磁阻电机较为突出的缺点．本文基于电机结构及参数确定的情况，提出制定新的控制策略以减小转矩脉动。为衡量转矩脉动，定义了转矩脉动系数；通过数字仿真方法研究了不同控制参数与电机性能指标的关系；以减小转矩脉动为目标．本文根据仿真结果选择较优的控制参数，并通过拟合给出样机的控制策略；最后分析了此控制策略下电机的性能．     

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。     

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.     

减小小功率开关磁阻电机转矩脉动的迭代学习控制

优化开关磁阻电机的相电流波形来减小开关磁阻电机的转矩脉动是国内外学者争相研究的热点问题.本文基于开关磁阻电机的线性和非线性电感模型,在转矩反馈的基础上,提出了转矩补偿的迭代学习控制方法,通过迭代学习,调整各相绕组不同位置的电流给定值,优化开关磁阻电机的相电流波形.仿真研究证实了本文所提出的转矩补偿迭代学习控制方法具有精度高、收敛速度快的优点,从而有效减小了开关磁阻电机的转矩脉动.     

非理想梯形波反电势的永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法

为了提高磁悬浮控制力矩陀螺(magnetically suspended control moment gyro, MSCMG)框架伺服的精度与稳定度,针对永磁无刷直流力矩电机(permanent magnet brushless DC motor, PMBLDCM)非理想梯形波造成的换相转矩脉动,分析指出了换相反电势不平衡是造成转矩脉动产生的又一原因,且是影响低速力矩电机换相转矩脉动的主要因素。在单一直流母线电流反馈的基础上,提出了一种换相转矩自平衡控制方法,其中包括换相转矩平衡点观测器和角加速度的快速最优估计算法,有效的抑制了换相转矩脉动,提高了低速时的速率伺服精度与稳定度。     

基于统一式的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制新策略

分析了无刷直流电动机(BLDCM)换相转矩脉动产生的本质,在BLDCM及逆变器数学模型的基础上推导出了不同PWM控制方式的换相转矩脉动统一式.在只有单级逆变器的调速方式下,基于直流母线电流控制,提出了一种全速度范围内抑制电动机换相转矩脉动的PWM控制方法,保证换相期间开通相和关断相电流上升率和下降率相等.该方法算法简单...     

换相期间无刷直流电机转矩脉动的抑制策略

无刷直流电机的转矩脉动是影响其性能的重要因素.针对换相期间的转矩脉动进行了分析,重点研究了非理想反电势、关断相和开通相相电流变化速率不等这两个因素引起的转矩脉动,为了抑制这两个因素引起的转矩脉动,提出了分段控制的策略.该策略集成了转矩直接控制和重叠换相法的优点,可以有效抑制由非理想反电势、关断相和开通相相电流变化速率不等引起的转矩脉动.通过仿真分析验证了该方法和其中两种方法单独应用时的差异,证明了分段控制策略在换相期间抑制转矩脉动的有效性.