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开关磁阻电机具有无需稀土,启动力矩大,控制灵活,可靠性高,调速性能好等特点,在电动车领域越来越受到关注,应用前景较为广阔。然而,开关磁阻电机的高度非线性使得控制技术较为复杂,很多技术指标仍然没有达到最优。开关磁阻电机的轻载效率决定电动车续航里程,为了促进开关磁阻电机在电动车领域的进一步发展,本文对提高轻载效率的控制策略进行了研究。 论文首先阐述了开关磁阻电机的工作原理、数学公式和调速系统结构。在此基础上,针对传统解析法存在的问题,提出了非线性电感模型,并在此基础上推导出角度优化解析公式。利用二次多项式对小电感区电感数据进行拟合,以效率最优为目的,分别对轻载状态下不同工作模式的开通角和关断角计算公式进行了推导。在现有开关磁阻电机仿真系统的基础上,加入了角度优化模块,分别从相电流和效率的角度同传统解析法进行了对比,并对调节占空比和调节关断角两种限速方式进行了对比分析。然后在以STM32F103微处理器为核心的嵌入式平台上设计了开关磁阻电机驱动系统控制软件,实现了控制开关磁阻电机运行的基本功能和开关角的在线优化调整。 最后在STM32F103为核心控制器的系统平台对加入角度优化算法后的相电流和效率进行测试,测试采用12/8结构、500W开关磁阻电机。相电流测试表明,角度优化算法计算得到的开通角和关断角优于传统解析法。效率测试表明,在使用角度优化算法后,在1.0N·m~1.6N·m负载区间内,效率提升小于2%,这是由于在这段效率区间内固定角度方案的开关角和最优开关角比较接近,使得优化空间不大;在0.2N·m~0.75N·m的负载区间内,效率有4.5%以上的提升,在0.75N·m~1.0N·m的负载区间内,效率有3%以上的提升,在1.6N·m~1.8N·m的负载区间内,效率有2%以上的提升,满足了设计指标,表明本文所示的角度优化算法能够有效提高整个轻载区间内的效率。