基于模糊控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究

摘要

开关磁阻电机具有结构简单，成本低，可靠性高，容错性能力强等优点，并且在调速、控制等方面也具有突出的优势，使其迅速成为电动汽车、新能源汽车等领域热门课题之一。但开关磁阻电机在运行换相过程中会产生较大的转矩脉动，进而产生噪声，而这也严重制约了其在工业领域中的推广和应用，针对上述问题，论文提出了一种基于模糊控制的开关磁阻电机直接转矩控制新方法。主要工作如下:
　　论文阐述了开关磁阻电机的基本构成和工作原理，并建立了数学模型，分析了开关磁阻电机的几种传统控制策略。针对开关磁阻电机运行过程中转矩脉动较大的问题，提出可以利用直接转矩控制技术来抑制转矩脉动，并通过仿真验证了其在抑制转矩脉动方面的有效性。但传统的直接转矩控制方法在电机换相区域转矩仍有一定的脉动，并影响了电机转速响应速度。
　　论文对模糊控制理论进行了研究，并将模糊控制引入开关磁阻电机直接转矩控制系统，对传统控制器进行了改进。在SRM双闭环控制系统中，设计了模糊PI速度调节器取代传统速度调节器，同时设计了模糊直接转矩控制器取代原有直接转矩控制器，构建了一种新型开关磁阻电机模糊直接转矩控制系统，并进行了Matlab/Simulink仿真。仿真结果表明，该系统有效地抑制了开关磁阻电机在换相时产生的转矩脉动，并且在动态性能和稳态性能上有所改善。
　　论文最后详细介绍了基于TMS320F28335的开关磁阻电机测试平台硬件结构原理，设计了模糊控制器程序流程，在该实验平台上编写了模糊直接转矩控制程序模块，测试了电机运行的各项性能指标，实验结果表明，论文所提方法在转矩脉动抑制方面具有较好的效果，系统具有较好的动态和稳态性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 论文研究背景

1．1．2 论文研究目的和意义

1．2 开关磁阻电机发展概况

1．2．1 开关磁阻电机调速系统的优势和存在的问题

1．2．2 开关磁阻电机未来研究发展方向

1．3 开关磁阻电机转矩脉动抑制技术的研究现状

1．3．1 SRM转矩脉动抑制技术的研究概况

1．3．2 直接转矩控制理论的发展概况

1．3．3 直接转矩技术的研究现状

1．4 论文研究的主要内容

第2章 开关磁阻电机的基本原理及其数学模型

2．1 开关磁阻电机基本构成及工作原理

2．2 开关磁阻电机的数学模型

2．2．1 开关磁阻电机的电路方程

2．2．2 开关磁阻电机的机械方程

2．2．3 开关磁阻电机的机电联系方程

2．3 开关磁阻电机的线性建模及相电流线性分析

2．4 开关磁阻电机的基本控制策略

2．5 本章小结

第3章 开关磁阻电机直接转矩控制系统

3．1 直接转矩控制的基本原理

3．2 开关磁阻电机直接转矩控制策略

3．2．1 直接转矩控制开关磁阻电机的数学模型

3．2．2 空间电压矢量的产生

3．3 开关磁阻电机直接转矩控制系统设计

3．3．1 磁链观测器和滞环比较器的设计

3．3．2 直接转矩控制器及速度环PI调节器设计

3．3．3 开关磁阻电机直接转矩控制系统

3．4 开关磁阻电动机直接转矩控制系统仿真

3．4．1 开关磁阻电机的Matlab／Simulink模型

3．4．2 定子磁链观测及磁链幅值和扇区位置判定

3．4．3 直接转矩控制器设计

3．4．4 开关磁阻电机直接转矩控制系统仿真

3．4．5 开关磁阻电机直接转矩控制仿真结果

3．4．6 直接转矩控制对于转矩脉动抑制的仿真结果分析及结论

3．5 本章小结

第4章 开关磁阻电机模糊直接转矩控制

4．1 开关磁阻电机模糊直接转矩控制设计

4．1．1 模糊控制基本理论

4．1．2 模糊PI调节器设计

4．1．3 模糊直接转矩控制器设计

4．1．4 开关磁阻电机模糊直接转矩控制系统

4．2 SRM模糊直接转矩控制仿真及结果分析

4．2．1 模糊PI调节器模型

4．2．2 模糊直接转矩控制器模型

4．2．3 SRM模糊直接转矩控制仿真模型

4．2．4 模糊直接转矩控制对于转矩脉动抑制的仿真结果及波形分析

4．3 本章小结

第5章 SRM模糊直接转矩控制实验分析

5．1 SRM模糊直接转矩控制实验平台简介

5．1．1 实验平台构成

5．1．2 硬件电路设计

5．2 模糊控制算法软件实现

5．3 实验结果分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间所发表的学术论文目录

攻读学位期间参与科研项目

致谢