开关磁阻电机转矩脉动的抑制控制策略的研究

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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor, SRM)作为一种新型调速电机,其低廉的制造成本、安全可靠的功率电路、优良的调速性能以及节能特性使之成为驱动电机家族中的重要成员。面对日益增加的能源消耗和环境污染问题,各国政府大力提倡发展纯电动汽车(Electric Vehicle, EV),SRM因上述优点使之成为未来纯电动汽车驱动电机的重要选择之一。但是,开关式的供电方式以及特殊的双凸极结构使得SRM的磁特性呈强非线性,SRM的强非线性主要表现在其电磁转矩是转子位置角和电流的强非线性函数,因此传统控制策略使得SRM在运行时产生较大的转矩脉动。SRM作为纯电动汽车的驱动力,其转矩脉动严重威胁到了纯电动汽车的车体与乘客的安全,成为其在纯电动汽车上应用的重大阻碍。  该论文以减小SRM的转矩脉动为目标,提出两种改进控制策略,取得的主要研究成果如下:  (1)借鉴SRM的直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)方法,设计了基于相平面的变结构控制的磁链控制器和基于滑模控制的转矩控制器。磁链控制器和转矩控制器分别对磁链偏差信号和转矩偏差信号进行预处理,优化了电压矢量选择信号,减小了 SRM的转矩脉动。另外,改进了 SRM直接转矩控制系统的结构,提出了三闭环控制方法,进一步减小了SRM的转矩脉动。  (2)基于SRM的转矩分配控制,提出了基于RBF神经网络的转矩-电流混合模型的 SRM控制策略。以 SRM输出转矩的动态平均值与瞬时值的偏差,实现RBF神经网络在线学习,构建了转矩-电流混合模型,得到了 SRM低转矩脉动运行状态下的电流变化规律,减小了SRM的转矩脉动。  (3)在以TMS320F2812 DSP为处理器的SRM实验平台上进行了实验。在SRM实验平台上,实现了SRM转矩分配控制,与电压斩波控制方法相比,实验结果表明采取转矩分配控制策略可以减小SRM的转矩脉动。
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