【摘 要】
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随着现代工业发展水平的不断提高,电机伺服系统在现代工业制造领域有着广阔的应用空间,随之对电机伺服系统的调速、能耗等性能指标有着更高的要求。开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)作为一种高效节能的电机,兼具结构简单、容错性强等优点,逐步受到研究者的广泛关注。但是,由于转矩脉动是SRM的固有属性,对电机控制性能有较大的影响,制约了SRM在伺服系统中的发展。因此,针对
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随着现代工业发展水平的不断提高,电机伺服系统在现代工业制造领域有着广阔的应用空间,随之对电机伺服系统的调速、能耗等性能指标有着更高的要求。开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)作为一种高效节能的电机,兼具结构简单、容错性强等优点,逐步受到研究者的广泛关注。但是,由于转矩脉动是SRM的固有属性,对电机控制性能有较大的影响,制约了SRM在伺服系统中的发展。因此,针对抑制转矩脉动的相关研究具有重要的理论价值与现实意义。本文以抑制转矩脉动为主要的研究目标,首先利用电磁场仿真处理软件获得SRM的离散数据模型,其中包括磁链模型、转矩模型等相关数据。接着根据转矩模型,采用三次样条插值法拟合出转矩逆模型,这些模型数据为后面采用基于转矩分配函数(TSF)的间接转矩控制提供了基础。其次,对传统TSF控制策略进行研究,分析了该控制策略下产生转矩脉动的原因,提出一种电流控制策略对传统TSF控制的电流环进行改进。该策略采用增量式PID控制算法,并与脉宽调制技术相结合对功率器件进行控制以提高相电流的可控性能;同时对功率器件的斩波工作方式进行改进,采用软斩波与硬斩波相结合的方式,以避免电机运行至电感下降区时仍有较大的续流电流而导致负转矩的产生。将所提的电流控制策略与传统的滞环控制在仿真环境中进行对比,验证了该控制策略在抑制转矩脉动方面的有效性。另外,SRM的运行效率也是一个值得考虑的问题。因此,本文提出了基于免疫算法的改进型TSF控制优化方法。选择铜耗、转矩脉动率最小化为优化目标,以TSF的开通角和重叠角为优化参数进行离线优化。将离线优化后的参数代入到改进的TSF控制系统中,从而进一步地抑制了转矩脉动,而铜耗也有所减小,证明了该优化算法的有效性。最后,搭建了以三相6/4极SRM为控制对象的实验平台,对优化后的改进TSF控制策略进行不同参考转速下的速度伺服实验,并与优化前的控制策略进行对比。实验结果表明,免疫算法优化后的改进TSF控制策略有效地抑制了转矩脉动,且验证了该控制策略在实际应用中具有可行性。
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