起重机用开关磁阻电机控制系统实现研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maciqian
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能源紧缺是人类面临的重大问题,因此效率高的开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)具有极大的发展潜力。传统起重机用电机具有效率较低,起动电流大,起动转矩小等缺点,而SRM作为新一代特种电机,具有可靠性高、调速性能好、起动电流小以及起动转矩大等优点,在起重机领域有着广阔的应用前景。首先,本文对SRM的结构、工作原理以及数学方程进行分析,然后通过堵转试验测取SRM的非线性磁链和转矩特性数据,以此为基础,在Matlab/Simulink仿真软件中建立SRM的本体模型。其次,对起重机用SRM的工作过程进行分析,然后就基于传统余弦型转矩分配函数(Torque Sharing Function,简称TSF)的直接瞬时转矩控制(Direct Instantaneous Torque Control,简称DITC)策略在换相期间转矩脉动大的问题,提出一种作为内环转矩控制的基于改进余弦型TSF的DITC方案,通过独立控制TSF的导通角可使相实际转矩更好地跟踪相分配的转矩。而对于SRM的转速外环,因为SRM常处于磁饱和状态,有很强的非线性,而传统的PID控制和复合模糊PID控制难以达到优异的调速性能,因此设计改进的复合模糊PID控制,对比例因子进行在线调整以提高速度控制器的动态响应性能。并在仿真中对所提的改进算法分别与传统控制方法就调速控制性能和转矩脉动抑制效果进行对比分析。随后在仿真中采用所提改进控制策略模拟起重机的工况,并与起重机用SRM采用的传统电流斩波控制进行对比。结果表明所提两种改进算法的可行性与有效性。最后,实现SRM的控制系统。设计并搭建SRM硬件实验平台,较为详细地介绍硬件平台各个电路的结构以及功能,主要包括:功率变换器电路,IGBT隔离驱动电路,电流电压检测电路以及转子位置检测电路等。然后,编写相关程序并对主程序和部分子程序进行说明,给出对应的流程图。并在此实验平台上先采用常规的控制算法对平台进行验证,同时编写程序实现SRM的正反转,最后对本文所提的改进算法进行实验验证。实验结果表明所提算法的可行性和优越性。
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