电动汽车用开关磁阻电机转矩脉动抑制研究及控制器开发

摘要

开关磁阻电机(SRM)控制系统是近几年来新兴的速度控制系统,它兼备直流电机和交流电机这两类速度控制系统的优点,以结构简单、可靠性高、调速性能优越、起动转矩大且起动电流小等良好的特性备受人们的青睐。但因其电机本身定转子双凸极结构使得磁路呈现严重的非线性,致使电机低速运行时转矩脉动大,噪声比较严重,严重阻碍了SR电机的发展。本文采用瞬时转矩的控制方法,从控制的角度来解决SR电机低速转矩波脉动和振动噪声的问题。
　　首先,本文在查阅了大量相关资料的前提下,将SR电机控制系统与其它电机控制系统作对比,通过表格的形式说明其优缺点。针对SR电机低速转矩脉动和振动噪声这一问题,列举了目前常用的几种转矩脉动抑制控制策略,并对其进行简单介绍。
　　其次,在熟悉SR电机的基本结构和运转原理之后,针对低速转矩脉动问题,采用非线性自适应神经模糊推理系统( ANFIS)的方法加以解决。基于神经网络和ANFIS对SR电机转矩正模型、转矩逆模型和磁链逆模型进行辨识,并建立对应的仿真模型。
　　对于SR电机的震动噪声问题,本文采用二步换相法,结合解决低速转矩脉动问题的非线性ANFIS控制方法,在Matlab/Simulink里搭建SR电机低速转矩脉动抑制综合控制策略仿真模型。仿真结果表明该控制策略能在一定程度上降低SR电机的转矩脉动和转速波动。
　　本文最后设计了三相12/8极 SR电机控制器,主控制器选用英飞凌 TriCore1782芯片,主开关器件选用半对称型主电路,并对电源电路、电流及位置检测电路等外围电路进行设计,通过Tasking和DAvE对系统软件进行编程,并搭建SR电机调试平台,对系统软硬件进行调试。调试结果表明本文所开发的控制器响应速度较快,转速波动较小。

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第一章 绪 论

1.1 本课题研究的目的和意义

1.2 SR电机建模的研究现状

1.3 转矩脉动抑制控制策略的研究现状

1.4 课题的主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 开关磁阻电机的基本理论和数学模型

2.1 开关磁阻电机的基本方程

2.2 开关磁阻电机的数学模型

2.3 开关磁阻电机非线性神经网络模型

2.4开关磁阻电机的自适应神经网络建模

2.5本章小结

第三章 开关磁阻电机转矩脉动控制的研究

3.1基于直接转矩控制的瞬时转矩脉动抑制

3.2二步换相法

3.3 综合控制策略仿真模型

3.4 仿真结果及分析

3.5 本章小结

第四章 控制系统的硬件设计

4.1 开关磁阻电机控制系统的硬件结构

4.2 电机控制器硬件设计

4.3 本章小结

第五章 控制系统的软件设计

5.1 英飞凌TriCore1782的软件开发环境

5.2 系统控制策略

5.3 主程序设计

5.4 各个模块程序设计

5.5 本章小结

第六章 系统调试与实验结果分析

6.1 SR电机控制系统调试平台

6.2 SR电机各个模块的调试

6.3 SR电机控制系统调试

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文情况