基于分配控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制研究

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开关磁阻电机(SRM)为双凸极变磁阻电机,转子极既无绕组亦无永磁体,定子极绕有集中绕组。SRM具有结构简单坚固、易于控制和维护等特点。然而SRM固有的双凸极结构、高度非线性的电磁特性及开关供电方式等因素,使其转矩脉动问题尤为突出,由转矩脉动导致的噪声和振动问题严重制约其应用和发展。  本研究主要内容包括:⑴电流自适应控制抑制开关磁阻电机转矩脉动。提出基于转矩偏差的双权值神经网络(DWNN)自适应PID控制与基于有限差分扩展卡尔曼滤波(FDEKF)预测电流的前馈补偿控制相结合的SRM控制策略。主要包括:1.加入偏差预处理,对转矩偏差进行非线性处理,实现“小误差,大增益;大误差,小增益”的控制,以此为基础进行双权值神经网络自适应PID的电流控制;2.采用预测电流,构成参考电流的前馈补偿控制,提高控制系统一步预测能力。基于有限差分扩展卡尔曼滤波预测电流,将其与参考电流之差实时补偿参考电流,优化得到恒转矩下有效的控制电流,间接实现总转矩的有效控制。⑵磁链与电流联合分配控制抑制开关磁阻电机转矩脉动。针对传统电流分配滞环控制采用基于电流偏差的一维逻辑约束,未考虑非线性磁链的约束,致使电流分配的控制效果未有明显改善的缺陷。该文基于磁链偏差与电流偏差组成二维逻辑约束,探索性提出磁链与电流联合分配控制策略。将磁链分配(FSF)与电流分配(CSF)联合控制,通过二维逻辑约束得到恒转矩下有效的开关量,实现输出电流收敛到参考电流的同时,输出磁链收敛到参考磁链,间接实现总转矩的有效控制。其中,参考磁链与电流通过基于偏差预处理的双权值神经网络(DWNN)求得。
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