基于直接瞬时转矩控制的开关磁阻电机控制性能方法研究

作     者：陶天伟 

作者单位：西华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王军

授予年度：2018年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：开关磁阻电机 直接瞬时转矩控制 电流重叠角 滑模控制 转矩脉动 

摘      要：开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)具有成本低、调速范围宽、控制灵活等优点,在近年来得到国内外学者广泛的研究。随着电力电子技术的大力发展,获得了更广泛的应用。但开关磁阻电机的双凸极结构,导致其具有高度非线性和强耦合性,引起较大的转矩脉动问题,极大地限制了它的应用。因此对开关磁阻电机控制性能的研究具有重要意义。针对开关磁阻电机转矩脉动问题,本文深入研究了转矩脉动产生原因,研究了一种基于变电流重叠角的转矩分配函数(Torque Sharing Function,简称TSF)设计方法,用于改进直接瞬时转矩控制(Direct Instantaneous Torque Control,简称DITC)。本方法根据开关磁阻电机换相期间的电流特征,在线计算电流重叠角。同时,根据计算的电流重叠角,提出了一种设置开关磁阻电机开通角的新方法;通过对电流重叠角和开通角的优化设置,保证了开关磁阻电机换相期间各相转矩能够得到合理分配,减小转矩脉动。针对开关磁阻电机非线性特点,本文将一种基于改进等速趋近律的滑模控制(Sliding Mode Control,简称SMC)用于开关磁阻电机转速调节器,其特点在于能根据系统状态与滑模面的距离调节趋近速度和抖动幅度,实现对开关磁阻电机的非线性控制,提升调速响应性能,进一步减小转矩脉动。根据改进DITC方法的原理,以一台12/8,11k W开关磁阻电机为控制目标搭建了MATLAB/Simulink仿真模型。并对所提方法进行了仿真验证,仿真结果表明改进后的DITC策略能够有效抑制转矩脉动,并具有更快的动态响应速度,提高了开关磁阻电机控制性能。最后,本文以RT-LAB实时仿真平台为基础,在快速控制原型(Rapid Control Prototype,简称RCP)模式下搭建了开关磁阻电机半实物实验平台。在RT-LAB中搭建控制器对开关磁阻电机进行控制。实验结果表明了本文所提方法的有效性和可行性。