开关磁阻电机的工作原理和调速性能

开关磁阻电机是上世纪80年代才发展起来的一种新型的机电一体化设备。文中介绍了其优良的特性和结构，如其简单坚固、低成本、高容错运行、低速高转矩、高能量密度和高温运行、调速范围宽、调速性能优异等，而且在整个调速范围内具有较高的效率，系统可靠性高，是当前研究和开发的热点之一。     

开关磁阻电动机直接瞬时转矩控制系统的设计与仿真

针对开关磁阻电动机转矩脉动问题,将直接瞬时转矩控制方法应用于开关磁阻电动机的转矩控制。基于四相8/6极开关磁阻电动机,给出了其速度控制系统的设计。在Matlab/Simulink环境下,利用基本模块建立了开关磁阻电动机的直接瞬时转矩控制仿真模型。为了实现转矩的反馈,构建了转矩、电流和位置之间的二维表T(i,θ)。最后,结合速度PID控制器,对开关磁阻电动机的直接瞬时转矩方案进行了仿真研究。研究结果表明,直接瞬时转矩控制能有效地减小转矩脉动,而且能够提升开关磁阻电动机的动、静态工作性能,对开关磁阻电动机是一种有效的控制方法。     

开关磁阻电机调速系统综述

开关磁阻电机调速系统是由开关磁阻电机、功率变换器、控制装置、角位移传感器和驱动电路5部分安装在一起的一种新型机电一体化调速装置,它的效率在很宽的调速范围内可大于87%,电机结构十分独特,转子上无绕组或永磁体定子为集中绕组,其绕组安装容易,端部短而牢固,比传统的直流电动机、同步电动机和异步电动机都简单,制造和维修十分方便。同时,开关磁阻电机控制方便,可以四象限运行,具有结构简单、体积小、质量轻、工作可靠、控制方便的优点,其性能和经济指标优于普通的异步电动机调速系统。     

基于负载观测器的直线开关磁阻电机滑模位置控制

基于负载观测器补偿的滑模变结构控制算法,设计了一个直线开关磁阻电机位置控制器。论文对该位置控制系统进行了仿真分析和实验验证,结果表明,采用负载观测器补偿后的滑模控制算法实现直线开关磁阻电机的位置控制比传统的PD控制和传统的滑模控制具有更好的控制性能。     

无位置传感器开关磁阻电机的直接转矩控制的研究

直接转矩控制（DTC）在交流电机驱动系统中是一种较完善的控制理论。事实证明它能很容易的应用到无位置开关磁阻电机的驱动中。这种控制方案包含一个改进的电机线圈和一个简单的驱动电路,在驱动电路中电压矢量的应用形式和交流电机驱动系统类似。该控制方案的关键就是直接磁链补偿,它无需利用传感器和磁场曲线就可以精确的判断出转子的位置。     

煤矸石绞车开关磁阻电动机控制系统的研究

介绍了用于煤矿矸石山的开关磁阻电动机绞车控制系统，针对该控制系统的非线性，从模糊控制理论出发，设计了模糊控制器，研究结果表明，模糊控制能改善矸石绞车系统的提升性能，系统具有良好的鲁棒性。     

开关磁阻电动机的一种磁链建模方法研究

开关磁阻电动机（SRM）的磁链特性具有高度饱和性和非线性性,传统电动机的建模分析方法难以应用到开关磁阻电动机的研究之中,针对这一问题,对如何简单有效获取开关磁阻电动机磁链特性进行了研究,提出了一种基于实验测量的方法,详细介绍了实验的原理、电路和步骤,并搭建了实验平台,对一台四相8/6极开关磁阻电动机进行了测量实验,获取了电动机的磁链特性模型,同时将所得模型与解析法得到的模型进行了对比.研究结果表明,提出的方法简单便捷、成本低,能够准确地获取开关磁阻电动机的磁链模型,对开关磁阻电动机的仿真与控制研究具有重要意义.     

基于电流分配方法的开关磁阻电动机速度控制研究

为解决开关磁阻电动机的速度控制问题,借鉴交流电动机坐标变换的思想,将开关磁阻电动机的给定电流进行了坐标变换,然后再进行一系列的数学运算,可以获得开关磁阻电动机各相的参考控制电流。利用所获得各相参考控制电流对开关磁阻电动机的电流闭环方案进行了研究,提出了一种新颖的电流分配方法,实现了开关磁阻电动机的电流闭环控制。该控制方法既没有用到开关磁阻电动机的数学模型,也没有涉及开关角的运算。采用Matlab/Simulink对于电流分配方法进行了仿真研究,并在实验平台下进行了实验验证。仿真结果表明,该思路具有可行性;实验结果证明了设计思路的正确性和有效性。     

开关磁阻电动机实验平台的开发与研究

为研究开关磁阻电动机的运行特性与调速性能,在分析开关磁阻电动机的基本原理与控制方式的基础上,设计了基于数字信号处理器TMS320F2812的四相8/6极开关磁阻电动机实验平台,详细介绍了该平台硬件电路的原理、特性和软件程序的功能、流程;最后,基于所开发的实验平台对开关磁阻电动机进行了多项实验研究。研究结果表明,所开发的实验平台的软、硬件设计具有正确性和有效性,同时也证明了在速度PID控制下,开关磁阻电动机具备优异的调速性能。     

基于SMO的开关磁阻电机无位置传感器控制仿真研究

针对开关磁阻电机中位置传感器的引入用所带来的结构复杂程度以及系统的成本的提高、电机可靠性以及坚固性降低等问题,提出了一种新的基于滑模观测器的开关磁阻电机无位置传感器控制方法:采用五点法磁链模型,结合滑模观测器实现了转子位置无位置传感器控制。该方法以转速以及电机转子位置作为状态变量,以实际磁链以及估算磁链的偏差作为滑模面,构建出了滑模观测器,对转子位置进行了间接检测。然后利用Matlab仿真软件搭建出了12/8极开关磁阻电机的仿真模型,并在Simulink环境下对开关磁阻电机进行了仿真研究。研究结果表明,所给出的无位置传感器控制方法可以有效地估算出电机的转速以及转子的位置,测量得到的转子位置误差小,具有较好的鲁棒性以及抗干扰能力,动态性能较好。     

开关磁阻电机的铁损分析与计算

针对开关磁阻电机(SRM)双凸极结构引起的铁心磁场复杂和铁损计算难以实现的问题,开展了SRM铁损计算方法的研究,对电机铁损与铁心磁密正交分量之间的关系进行了分析,根据铁心损耗正交等效理论提出一种计算SRM铁损的方法—椭圆法。应用Ansoft得到一台三相12/8的SRM的铁心磁密及其分量Br、Bt,并对磁密分量作了傅里叶分解,分别以对应的谐波幅值为长轴和短轴,画出了电机铁心椭圆形谐波磁密矢量图,再结合铁损计算公式计算了铁损。为对椭圆法的精确度进行评价,采用常规谐波分解法计算电机铁损,并与椭圆法计算结果进行了比较。研究结果表明,采用椭圆法计算铁损相对常规的谐波分解法计算更加准确,采用椭圆法可以更好的为SR电机的本体设计、绝缘材料的选取、冷却系统的设计等提供依据。     

基于模糊神经网络 PID 的开关磁阻电机控制系统研究

针对开关磁阻电机存在的转矩脉动大、噪声大、速度不稳定等问题,对开关磁阻电机的启动、运行、调速等方面进行了研究,提出了一种基于模糊神经网络PID的控制方法,将模糊控制理论与BP神经网络相结合,构成了模糊BP神经网络,根据系统误差,误差的变化,以及误差变化的变化实时调整PID控制参数,使电机在整个转速范围内获得了最优的PID参数。实验采用DSP作为控制核心,不对称逆变桥作为功率变换器,驱动一台2 k W的开关磁阻电机运行。研究结果表明,该方法大大改善了开关磁阻电机控制系统的动、静态性能,控制精度高、转矩脉动小,对干扰有较高的鲁棒性。     

车用开关磁阻电机 ISAD系统控制研究

介绍了车用开关磁阻电机 ISAD 系统,提出相应控制策略并给出仿真波形,采用DSP＋CPLD构成核心控制器,以六相12／10开关磁阻电机为样机完成试验,得到试验波形。试验结果表明,设计的ISAD系统能满足启动发电助力的要求。     

Sensorless control for switched reluctance motor based on special position detection

This paper proposes a new sensorless control approach for switched reluctance motor (SRM) in the single pulse control mode in high speed operation. The sensorless method uses the cross point position of transformer electromotive force (EMF) and motional back electromotive force (BEMF) to estimate the rotor position. The cross point position can be derived from the inductance model of SRM, and it is regarded as reference position. The rotor position can be calculated by detecting the special position for each electrical cycle. The proposed position estimation method is not affected by the magnetic saturation of SRM. Importantly, no additional hardware and no complicated computation or memory storage are required with the proposed method. Finally, the simulation and experimental results on a three-phase 12/8-pole SRM demonstrate the validity of the proposed sensorless scheme.     

SRM的直接瞬时转矩控制及其改进型的仿真研究

针对开关磁阻电动机的转矩脉动较大的问题,对直接瞬时转矩控制方法进行了研究,并将其与PWM控制方法相结合,进一步介绍了一种改进型的控制方法。对两种控制方法的工作原理展开分析,重点介绍了转矩差值控制环节,它是依据转子角度位置的不同,将电动机的相绕组电感分为三个区间,并通过编程实现各个区间内电动机的控制。通过Matlab/Simulink软件分别搭建了四相8/6极开关磁阻电动机的直接瞬时转矩控制和改进型直接瞬时转矩控制的仿真模型,其中,瞬时反馈转矩是由相电流、转子位置和转矩三者之间的关系表查表得到。研究结果表明,两种方法都能够对转矩脉动起到抑制作用,但相比较而言,改进型直接瞬时转矩控制方法的抑制效果更加明显。     

基于滑模学习算法自适应线性单元的开关磁阻电机速度控制研究

针对开关磁阻电机(SRM)速度控制问题,为了获得更好的速度控制鲁棒性,将基于滑模学习算法(SMLA)的自适应线性单元(Adaline)应用到SRM的转矩和磁链辨识,提出了一种新的SRM速度控制方案。将Adaline与传统的PD控制器相结合作为速度控制器,电流和转子位置作为反馈量对SRM进行了电磁转矩和磁链的辨识,以直接转矩控制(DTC)部分负责磁链计算、扇区计算等,并在阶跃和正弦两种输入情况下对系统进行了仿真。研究结果表明,基于SMLA的Adaline不仅能够以较好的快速性和鲁棒性辨识SRM的电磁转矩和磁链,而且能够结合传统的比例微分(PD)控制器实现SRM的速度控制,且在速度控制过程中不需用到电机的任何参数。     

基于MATLAB/SIMULINK的开关磁阻电机起动性能的数字仿真

本文介绍了一种新型的12/10开关磁阻电机,利用SIMULINK对它进行建模,对它的起动性能做了仿真分析,并与普通6/4极SR电机的起动性能作比较,得出12/10SRM在起动性能方面的优越性,同时得出相数m对SRM起动性的影响。     

开关磁阻电机驱动系统的增量式模糊控制实现

开关磁阻电机存在因换相,扰动等引起的转矩脉动问题,本文针对开关磁阻电机数学模型不精确,具有非线性的特性,提出了智能控制的方案,采用一种基于参数自调整的增量式模糊控制器,对电机相电流进行优化,从而实现恒转矩输出,通过模拟实施比较证明,该系统可有效降低转矩脉动,提高电机驱动系统的稳定性。     

Development of a linear electrostrictive servo motor

This paper presents a linear electrostrictive servo motor with high resolution and large stroke for ultra-precision motion control. High thrust force is obtained by making use of an electromagnetic clamping mechanism with force magnifying structure in the motor design. An operator alterable iterative learning control algorithm is proposed for the motion control of the motor. A prototype is designed, fabricated and tested. Experimental results show that the prototype has a mechanical resolution of 0.02 μm, yaw error less than 2 μm and maximum thrust force of 30N. Applications of the motor include producing the servo feed motions required in micro electrical discharge machining (micro-EDM) system or as a motion control device for other precision machining systems.     

Modeling and controller performance assessment for a switched reluctance motor drive based on setpoint relay

This paper considers the implementation of a current control method for switched reluctance motors (SRMs) and presents a novel approach to the accurate on-line modeling of an SRM drive. A simple autotuning technique for the SRM drives using a PWM controller is considered. Furthermore, conventional PI control and Internal Model Control (IMC) are considered to validate this method and present corresponding robust control analysis for the process. The control structures are comparatively analyzed using standard robustness measures for stability and performance. The proposed PWM controller is simulated and a hardware prototype is then implemented using digital signal processor control to evaluate the method using a 12/8, three-phase SRM. The experimental results of the SRM drive model validates the performance of the current loop.