低转矩脉动开关磁阻电机控制策略研究及控制器设计

摘要

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，简称SRM)具有结构简单、坚固，运行可靠，效率高，控制方式灵活，适宜于高速和恶劣环境下运行等优点，具有强大的市场竞争力。但其双凸极结构和非线性电磁特性导致的转矩脉动，直接影响着其驱动系统的输出特性，制约了SRM的应用领域。针对SRM转矩脉动抑制的研究，逐渐成为当前研究的热点。
　　 论文介绍了SRM的发展概况和研究热点，讨论了目前国内外针对转矩脉动抑制的研究现状；阐述了SRM的基本结构和工作原理，推导了SRM的基本方程式、简化线性模型和非线性电感模型；针对SRM转矩脉动产生的本体原因和传统控制策略的不足，分析了目前针对转矩脉动抑制的若干种控制策略，讨论了它们的基本原理和适用场合，比较了它们的效果和优缺点，确定了基于转矩补偿的直接转矩控制作为本文的控制策略；详细叙述了基于转矩补偿的直接转矩策略的基本原理、整体设计和实现方法，在MATLAB/Simulink环境下，进行了仿真实验，结果验证了其有效性。根据课题要求，搭建了基于STM32的SRM转矩脉动抑制控制的实验系统，设计了系统的硬件平台，包括控制器电路和功率变换器电路等，编写了系统的软件程序，包括位置判断、转速测量等；进行了系统的软硬件联合调试，并在不同的条件下进行了相关实验，实验结果验证了控制策略和实验平台的有效性。
　　 最后，总结了本文采用的控制策略和搭建的实验平台所取得的成果，分析了课题研究存在的不足和有待改善的方面，展望了SRM转矩脉动抑制控制策略的发展方向和目标。