开关磁阻电机四象限运行下控制策略研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hasolao
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二十一世纪,随着现代化在全球的高度推进,全球矿物资源日益贫乏,环境污染时刻威胁着人类未来的生存空间,于是工业领域愈发重视清洁能源及非稀土资源的开发研究。开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)凭借其简单的结构、强容错能力、廉价的成本和无需稀土材料等优点,已获得众多学者的广泛关注,并且逐步从工业领域扩展到家用领域。然而,SRM固有的双凸极结构、磁路严重非线性以及脉冲供电方式的特点,导致其转矩脉动大,无疑限制了SRM的应用和发展。本文针对SRM如何实现四象限运行和转矩脉动抑制问题,重点展开了以下研究工作:第一,以直接瞬时转矩控制(Direct Instantaneous Torque Control,DITC)为基础对SRM四象限运行展开了研究。通过对SRM结构及原理的分析,采用转子锁紧法获取电磁特性数据,并以此推导出电流和转矩特性数据,使用查表法在MATLAB/Simulink中搭建了SRM本体和驱动系统仿真模型。随后系统分析了SRM四象限运行的原理,以DITC为基础算法搭建了SRM四象限运行的仿真,仿真结果验证了SRM四象限运行的可行性。第二,针对SRM在电动状态下换相区转矩脉动大的问题,提出了自适应动态滞环控制-直接瞬时转矩控制(Adaptive Dynamic Hysteresis-Direct Instantaneous Torque Control,ADH-DITC)的方法。依据电动状态SRM转矩产生特性和滞环判定规则,对传统滞环规则进行修改,将采样的离散转矩斜率数据进行在线补偿处理,以补偿后的斜率曲线为标准为滞环控制器赋值,实现动态调节的控制效果。仿真和实验结果表明,所提算法能进一步提高转矩跟踪精度,使相间过渡更平滑。第三,针对SRM在制动状态下电流突变和转矩攀升不足的问题,提出了分区定量控制的方法。根据制动状态电感-电流变化特性曲线,提前设置更加合理的开通角位置,对换相区制定新的扇区划分规则,固定不同扇区开关量配合调控完成制动控制的优化。在不同条件下进行了仿真对比分析,结果表明该算法有效避免了制动电流的突变,且建立足够制动转矩的同时充分减小转矩脉动,证明了所提算法的优越性和可行性。
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