开关磁阻电机的准滑模变结构控制

摘要

开关磁阻电机（SRM）作为调速电动机的新品种，采用定、转子双凸极铁心结构，并且只在定子上装有集中绕组，转子上无绕组或永磁体，具有结构简单坚固、运行可靠、效率高、功率变换简单、容错性好和成本低等优点。开关磁阻电机调速系统（SRD）将开关磁阻电机，现代电力电子变换技术以及控制技术结合为一体，兼有异步机变频调速系统和直流电机调速系统的优点，目前已应用于牵引运输、航空航天、家用电器、通用工业等各个领域内，具有广泛的应用前景和强大的市场生命力。本文主要研究了开关磁阻电机调速系统的建模仿真、准滑模变结构控制的应用和基于TMS320LF2407A数字信号处理器的系统实现，完成的主要工作如下： （1）建立了开关磁阻电机调速系统的非线性数学模型，并对电压脉宽调制、角度优化等进行了仿真分析； （2）对准滑模变结构控制法在SRD中的应用进行了深入的研究，给出了基于常值切换律的滑模变结构控制方法的设计，分析讨论了变参数PI控制的参数选择原则，并在此基础上提出了开关磁阻电机准滑模变结构控制，通过仿真分析表明该控制方法对提高系统动态性能及抑制抖振效果明显； （3）详细介绍了基于DSP（TMS320LF2407A）平台的开关磁阻电机调速系统的硬件电路设计及软件实现，给出了系统的主要稳态实验数据和部分波形。实验结果表明准滑模变结构控制策略具有良好的动态性能和稳态性能，同时可以削弱传统滑模控制的抖振影响，验证了理论分析和数字仿真的正确性。