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摘?要 当前对三相开关磁阻电机直接转矩的控制是通过对三相交流电机直接转矩控制方法的应用来实现的，但是该种方法不具有适用性，不是所有相开关磁阻电机都可以使用的，基于此种情况，文中研究了目前应用较为广泛的四相开关磁阻电机直接转矩的控制方法，提出了四相开关磁阻电机电压矢量选择时应该遵循的原则，进而实现了对四相开关磁阻电机的直接转矩的控制。通过该方法，可以扩展到其他相开关的磁阻电机，因此通过文中研究为任意相开关磁阻电机的直接转矩提供了科学的依据。
关键词 四相开关磁阻电机；直接转矩控制；方法
中图分类号 TM352 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）111-0129-01
由于开关磁阻电机自身结构的原因使其转矩产生了严重的脉动，因此对应用的范围有了一定的限制。通过很多研究可以得知，通过对直接转矩的控制可以避开很多复杂的数学模型的同时开可以有效降低开关磁阻电机的转矩脉冲，因此对直接转矩的控制作为一种较为实用的方法。最早的直接转矩控制方法是针对三相交流电机控制的，如今在开关磁阻电机的控制中也对该种控制方法进行了借鉴取得了一定的控制效果，但是依然存在一定的局限性，目前三相开关磁阻电机直接直接转矩控制主要是在建立在原有的基础上进行扩展应用的，对于任意相的开关磁阻电机是不具有适用性的。下文中将会解决上述问题。
1 开关磁阻电机直接转矩控制的基本原理
对于任意的开关磁阻的电机定子第n相绕组电压的方程用下
面的公式表示出来，①，对该式积分之后可以
得到公式②，该公式就是定子在第n相
绕组在某一时刻的磁链。因为开关磁阻电机的磁链都是从零开始的，因此定子的绕组电阻可以忽略不计，因此上述可以转化为ΔΨ（θ，i）≈νΔt③，该式表明，定子绕组磁链矢量和定子绕组某时刻电压相量的方向是一致的，而且和电压相量以及施加的施加时间是成正比关系的，因此只要控制好电压相量的大小、方向以及施加时间就等于控制了磁链的大小和方向。从以上的分析中可以得知，通过电压相量的控制可以实现对磁链的大小和方向的控制，所以磁链对转矩的控制实质上是选择电压相量对转矩的控制。
2 四相开关磁阻电机空间电压矢量的确定
图1为四相开关磁阻电机的结构原理图，图2为常见的四相开关磁阻点电机一相不对称半桥功率变换器结构图。在图2中，根据依据开关元件的状态，每相绕组包括三种电压状态。这样四相开关磁阻电机在不同的时刻每相绕组都会处于一个特定的电压状态中，在四相绕组共同的作用下就形成了一个电压相量。电压相量是关于时间的函数本来和空间磁链矢量不存在对应的关系，文中为了更加方便的进行分析，可以在坐标系中将第n相电压相量和定子第n相磁链方向定为同一个方向，并称其为电压矢量。经过分析之后，将电压的矢量方向确定出来，图3为四相开关磁阻空间电压的矢量图。
3 对空间电压矢量的选择
从直接转矩的控制原理中可以得知，不但要实现对定值磁链幅值的控制，同时要做好对定子磁链的超前和滞后的控制。将上文中的③式进行整理之后可以得到公式Ψ（k）=Ψ（k-1）+U（k）ΔT④，结合此式，如果所施加的电压矢量和定值磁链矢量之间形成的夹角为钝角时，磁链的幅值将会减小，反之就会增大，如果所形成的夹角为九十度时，磁链的幅值是不改变的。和当前的磁链矢量相比，如果所加的电压矢量超前或者是滞后，定子磁链将会超前或者是滞后于转子的位置角，进而使得电机的转矩增大或者变小。通过上述的分析可以得知，增大磁链、减少磁链、增大转矩以及建设转矩都可以通过选择合理的电压矢量来进行控制。在进行直接转矩控制的时候，要对磁链和转矩的变化同时进行考虑，将磁链和转矩的变化组合在一起进行分析。经过综合分析之后，将四相开关磁阻电机控制实施电压切换的开关规律确定出来了，减小磁链和转矩可以通过选择U6来完成控制；减小磁链增大转矩可以通过选择U5来完成控制；增加磁链驾校转矩可以通过选择U8来完成控制；增大磁链以及转矩可以通过选择U2来完成控制。该种方法对任意相开关磁阻电机的直接转矩控制都是适用的。
图l 四相开关磁阻电机原理图
图2 不对称半桥功率变换器结构
图3 四相丹关磁阻空间电压矢量图
4 对仿真实验结果进行分析
通过仿真实验可以得知，磁链的建立是超前于电流的，其变化会直接给电流的变化趋势造成影响，同时电流的变化还和开关元件的切换方式有一定的关系。直接转矩控制可以同时实现对磁链幅值和转矩脉动的控制。通过仿真实验分析，文中采用的直接转矩控制的调试系统具有较好的控制性能，所以该种控制方法是可行的。
5 结束语
综上所述，上文中对四相开关磁阻电机的磁链构造、电压矢量的选择方法以及开关的切换规律进行了简单的分析，进而完成了对四相开关磁阻电机直接转矩的控制。文中通过分析验证，证明了该种方法具有良好的控制性能，是具有可行性的。文中的所述的基本方法具有较强的适用性，解决了原来该方面所存在的局限性问题，对于任意开关磁阻电机的直接转矩的控制都是是适用的，因此文中的研究为任意相开关磁阻电机的直接转矩控制提供了科学的依据。
参考文献
[1]李珍国，魏艳君，阚志忠，漆汉宏.基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机瞬时转矩控制[J].电工技术学报，2007，8.
[2]王勉华.四相开关磁阻电机直接转矩控制方法研究[J].电气传动，2011，4.
[3]程勇，林辉.五电平拓扑下开关磁阻电机直接瞬时转矩控制[J].电机与控制学报，2011，4.
关键词 四相开关磁阻电机；直接转矩控制；方法
中图分类号 TM352 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）111-0129-01
由于开关磁阻电机自身结构的原因使其转矩产生了严重的脉动，因此对应用的范围有了一定的限制。通过很多研究可以得知，通过对直接转矩的控制可以避开很多复杂的数学模型的同时开可以有效降低开关磁阻电机的转矩脉冲，因此对直接转矩的控制作为一种较为实用的方法。最早的直接转矩控制方法是针对三相交流电机控制的，如今在开关磁阻电机的控制中也对该种控制方法进行了借鉴取得了一定的控制效果，但是依然存在一定的局限性，目前三相开关磁阻电机直接直接转矩控制主要是在建立在原有的基础上进行扩展应用的，对于任意相的开关磁阻电机是不具有适用性的。下文中将会解决上述问题。
1 开关磁阻电机直接转矩控制的基本原理
对于任意的开关磁阻的电机定子第n相绕组电压的方程用下
面的公式表示出来，①，对该式积分之后可以
得到公式②，该公式就是定子在第n相
绕组在某一时刻的磁链。因为开关磁阻电机的磁链都是从零开始的，因此定子的绕组电阻可以忽略不计，因此上述可以转化为ΔΨ（θ，i）≈νΔt③，该式表明，定子绕组磁链矢量和定子绕组某时刻电压相量的方向是一致的，而且和电压相量以及施加的施加时间是成正比关系的，因此只要控制好电压相量的大小、方向以及施加时间就等于控制了磁链的大小和方向。从以上的分析中可以得知，通过电压相量的控制可以实现对磁链的大小和方向的控制，所以磁链对转矩的控制实质上是选择电压相量对转矩的控制。
2 四相开关磁阻电机空间电压矢量的确定
图1为四相开关磁阻电机的结构原理图，图2为常见的四相开关磁阻点电机一相不对称半桥功率变换器结构图。在图2中，根据依据开关元件的状态，每相绕组包括三种电压状态。这样四相开关磁阻电机在不同的时刻每相绕组都会处于一个特定的电压状态中，在四相绕组共同的作用下就形成了一个电压相量。电压相量是关于时间的函数本来和空间磁链矢量不存在对应的关系，文中为了更加方便的进行分析，可以在坐标系中将第n相电压相量和定子第n相磁链方向定为同一个方向，并称其为电压矢量。经过分析之后，将电压的矢量方向确定出来，图3为四相开关磁阻空间电压的矢量图。
3 对空间电压矢量的选择
从直接转矩的控制原理中可以得知，不但要实现对定值磁链幅值的控制，同时要做好对定子磁链的超前和滞后的控制。将上文中的③式进行整理之后可以得到公式Ψ（k）=Ψ（k-1）+U（k）ΔT④，结合此式，如果所施加的电压矢量和定值磁链矢量之间形成的夹角为钝角时，磁链的幅值将会减小，反之就会增大，如果所形成的夹角为九十度时，磁链的幅值是不改变的。和当前的磁链矢量相比，如果所加的电压矢量超前或者是滞后，定子磁链将会超前或者是滞后于转子的位置角，进而使得电机的转矩增大或者变小。通过上述的分析可以得知，增大磁链、减少磁链、增大转矩以及建设转矩都可以通过选择合理的电压矢量来进行控制。在进行直接转矩控制的时候，要对磁链和转矩的变化同时进行考虑，将磁链和转矩的变化组合在一起进行分析。经过综合分析之后，将四相开关磁阻电机控制实施电压切换的开关规律确定出来了，减小磁链和转矩可以通过选择U6来完成控制；减小磁链增大转矩可以通过选择U5来完成控制；增加磁链驾校转矩可以通过选择U8来完成控制；增大磁链以及转矩可以通过选择U2来完成控制。该种方法对任意相开关磁阻电机的直接转矩控制都是适用的。
图l 四相开关磁阻电机原理图
图2 不对称半桥功率变换器结构
图3 四相丹关磁阻空间电压矢量图
4 对仿真实验结果进行分析
通过仿真实验可以得知，磁链的建立是超前于电流的，其变化会直接给电流的变化趋势造成影响，同时电流的变化还和开关元件的切换方式有一定的关系。直接转矩控制可以同时实现对磁链幅值和转矩脉动的控制。通过仿真实验分析，文中采用的直接转矩控制的调试系统具有较好的控制性能，所以该种控制方法是可行的。
5 结束语
综上所述，上文中对四相开关磁阻电机的磁链构造、电压矢量的选择方法以及开关的切换规律进行了简单的分析，进而完成了对四相开关磁阻电机直接转矩的控制。文中通过分析验证，证明了该种方法具有良好的控制性能，是具有可行性的。文中的所述的基本方法具有较强的适用性，解决了原来该方面所存在的局限性问题，对于任意开关磁阻电机的直接转矩的控制都是是适用的，因此文中的研究为任意相开关磁阻电机的直接转矩控制提供了科学的依据。
参考文献
[1]李珍国，魏艳君，阚志忠，漆汉宏.基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机瞬时转矩控制[J].电工技术学报，2007，8.
[2]王勉华.四相开关磁阻电机直接转矩控制方法研究[J].电气传动，2011，4.
[3]程勇，林辉.五电平拓扑下开关磁阻电机直接瞬时转矩控制[J].电机与控制学报，2011，4.