电动汽车开关磁阻电机调速控制方法研究与实现

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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)作为新一代调速电机,自问世以来就受到了研究工作者的青睐。SRM的主要优点表现在结构简单坚固,调速范围宽,启动转矩大,效率高,价格便宜。开关磁阻电机驱动(Switched Reluctance Motor Drive,SRD)调速系统具有良好的调速性能,控制灵活,能够满足电动汽车复杂的运行要求,但是SRM的结构和高度非线性的特点使得电机在运转时转矩脉动大。因此,SRM调速系统需要先进的控制方法,最大程度降低转矩脉动。针对这一问题,本文采用转矩分配函数、模糊开关角优化结合转速电流双闭环控制方法对转矩脉动进行抑制,主要工作如下:首先,分析了SRM转矩脉动产生的原因和开关角对于抑制转矩脉动的作用,仿真结果表明改变开关角能够抑制转矩脉动。考虑SRM高度的非线性特性,本文采用不依赖于数学模型的模糊控制来优化开关角;然后采用转矩分配方法来应对换相时转矩脉动大的问题,并对不同转矩分配函数进行对比分析,最后选择余弦转矩分配函数;由于SRM在启动时速度响应慢,转矩脉动很大,本文研究了转速电流双闭环控制方法,将其用于SRM调速系统中得到PI参数自适应双闭环控制方法,设计了转速调节器和电流调节器,计算出他们的PI参数。最后在MATLAB仿真环境下完成了系统的仿真研究。本文最后搭建了SRM的硬件实验平台,完成了以dsPIC33FJ32MC204为控制核心的硬件电路设计。在硬件平台的基础上,完成了软件部分的设计。综合对比仿真结果和实验结果,本文的控制方法在一定程度上能够抑制转矩脉动,具有良好的调速性能。
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