【摘 要】
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开关磁阻电机是新兴的一种电机,与其它电机相比具有很多优点,比如容错能力强,结构坚固、制造成本低等,可以在特别恶劣的环境和超高速下运行,并广泛应用于航空航天、电动汽车、油田抽油以及纺织等各个领域。但是开关磁阻电机与其它类型电机的结构和供电方式有较大区别,由于双凸极结构导致在低速转动过程中会产生比较大的噪声,脉冲供电方式导致比较大的转矩脉动,成为限制其快速发展的重要因素。如何解决转矩脉动问题成为学者们
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开关磁阻电机是新兴的一种电机,与其它电机相比具有很多优点,比如容错能力强,结构坚固、制造成本低等,可以在特别恶劣的环境和超高速下运行,并广泛应用于航空航天、电动汽车、油田抽油以及纺织等各个领域。但是开关磁阻电机与其它类型电机的结构和供电方式有较大区别,由于双凸极结构导致在低速转动过程中会产生比较大的噪声,脉冲供电方式导致比较大的转矩脉动,成为限制其快速发展的重要因素。如何解决转矩脉动问题成为学者们的研究热点。通过阅读大量的国内外文献,本文针对转矩脉动这一问题进行研究,对转矩脉动抑制方法进行深入剖析。首先了解开关磁阻电机的历史、发展方向以及在各个领域的实际应用。深入分析开关磁阻电机的结构特点和运行原理,建立开关磁阻电机的数学模型,运用有限元分析软件Maxwell建立模型进行仿真,获得开关磁阻电机的各种参数曲线并进行分析;深入了解开关磁阻电机各种控制方式的基本原理,比较各种控制方法的优缺点;通过对各种控制方法的对比,本文选择直接转矩控制策略进行电机控制,由于直接转矩控制采用的是矢量控制方法,在实际应用中简单易操作。其次在MATLAB/Simulink里对此控制方法进行仿真,同时对电流斩波控制(CCC)也进行仿真,将两种方法的仿真结果进行比较;分析直接转矩控制的优点与不足,针对不足采用优化措施,并验证优化措施的正确性,与最初的直接转矩控制方式进行对比,仿真结果表明优化的直接转矩控制抑制转矩脉动效果更好;在此控制基础上加入模糊控制,剖析了模糊控制的基本原理,设计模糊PI控制器,并进行仿真验证,分析仿真波形,与优化后的直接转矩控制仿真波形一起进行分析,从波形上可以明显看出:加入模糊PI控制器的优化后的直接转矩控制转矩脉动显著降低。最后搭建实验平台,以STM32F334R8T6为控制核心,绘制电路板,选择各种电路器件,编写控制程序,对电机进行综合测试。将实际测量的波形与仿真波形进行对比分析,波形基本吻合,验证了改进优化控制方法的正确性,可以看出采用模糊PI控制优化的直接转矩控制响应速度更快,抑制转矩脉动效果更好。
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