【摘 要】
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磁阻型电机自问世以来,因其结构简单、价格低廉、鲁棒性高等优势深受关注,但是磁阻类电机的双凸极结构、强非线性以及步进式旋转导致较大的转矩脉动,阻碍了磁阻电机的发展。
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磁阻型电机自问世以来,因其结构简单、价格低廉、鲁棒性高等优势深受关注,但是磁阻类电机的双凸极结构、强非线性以及步进式旋转导致较大的转矩脉动,阻碍了磁阻电机的发展。本文研究的线圈辅助磁阻型无刷直流电机(Coil-assisted reluctance brushless DC motor,CAR-BLDCM)由两组磁极相关的定转子凸极结构组成,电机中央加入辅助线圈,提供可调磁场。本文针对CAR-BLDCM提出一种同时调节电枢绕组电流和辅助线圈电流的控制策略。首先,分析CAR-BLDCM的基本拓扑结构以及工作原理,建立CAR-BLDCM的数学模型。根据转矩公式可知,改变辅助线圈电流可有效调节电机转矩,达到抑制电机转矩脉动的效果。其次,本文采用转矩分配函数(Torque sharing function,TSF)控制电枢绕组电流,转矩-电流逆模块采用径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络离线训练,通过调节辅助线圈电流减小电机换相期间由于电流跟踪性能差导致的转矩脉动。转速闭环采用模糊PI调节器,提高电机快速响应和稳定运行能力,拓宽磁阻型电机的应用领域。通过Maxwell、Simplorer、Simulink三个软件联合搭建CAR-BLDCM控制系统仿真平台,将本文提出的控制策略与传统电流斩波控制对比,分别从转速、转矩以及突加负载三个方面分析,仿真结果表明本文提出的控制策略不仅提升了电机的响应速度,而且有效减小了电机的转矩脉动。最后,搭建CAR-BLDCM控制系统实验平台,硬件控制平台包括功率逆变及其驱动电路和位置、电流检测电路。系统软件设计包括主程序、初始子程序以及中断子程序。
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