减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略综述
开关磁阻电机发展前景及转矩脉动抑制方法综述
开关磁阻电机发展前景及转矩脉动抑制方法综述摘要:开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM)结构简单、成本低、效率高、容错能力好和无需稀土材料等优点，SRM是交、直流调速系统的极大竞争者，未来前景广阔。
但SRM存在转矩脉动大，噪声和振动明显，控制器成本高等问题制约了SRM有更好的发展，针对SRM转矩脉动问题，分析SRM的基本结构和工作原理，从电机本体设计和控制策略两个角度总结国内外转矩脉动抑制方法。
关键词：开关磁阻电机;转矩;脉动抑制中图分类号：TM3521 发展前景开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）原理与19世纪40年代“电磁制动机”原理相似。
SRM调速系统（Switched Reluctance Drive，SRD）是变频、无刷直流电机调速系统后新一代无级调速系统，是光、机、电一体化的高新技术[1]。
SRM为可变磁阻电机，定、转子的凸极均为硅钢片，易于获取和回收利用。
转子无绕组与永磁体，仅定子极上绕有集中绕组，且绕组端部较短，无相间跨接线，使得其方便维护、可靠性高。
SRM相较于带有永磁体的电机，制造工艺简单，成本低，避免了高温下磁性衰退现象。
贸易战倒逼中国稀土管制，永磁材料价格上涨是必然。
可见，无需永磁体的SRM虽诞生时间晚、发展时间短，但潜力还是相当大的。
SRD综合了感应和直流电机系统优点，在成本、效率、调速性能、可靠性等方面均突出，是强有力竞争者，SRM主要优点如下[1,2]：1）SRM利用系数较大，可达感应电机利用率的1.2~1.4倍。
2）结构简单，制作工序少、成本低，工作可靠、维修量小。
因此，可工作于极高转速环境下，SRM转速最高可达105r/min。
3）损耗多产生于定子，方便冷却；转子允许有较高温升。
能实现特殊要求的转矩-速度特性，适用于恶劣、高温甚至强振动环境，且可以保持高效率。
4）转矩方向不受电流方向影响，可工作在频繁启停、正反向转换环境下。
开关磁阻电机转矩脉动抑制关键技术研究
开关磁阻电机转矩脉动抑制关键技术研究一、引言开关磁阻电机是一种新型的电机，具有高效率、高功率密度等优点，被广泛应用于工业生产中。
然而，由于其结构的特殊性质，开关磁阻电机容易出现转矩脉动问题，严重影响其运行稳定性和使用寿命。
因此，如何有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动成为当前重要的研究方向。
二、开关磁阻电机转矩脉动原因分析1. 磁场不均匀性：由于开关磁阻电机的结构特殊性质，其永磁体和绕组之间存在一定间隙，导致永磁体产生了不均匀的磁场分布，在运行过程中会产生转子位置变化引起的转矩脉动。
2. 电流波形失真：由于交流调制方式采用了PWM控制技术，在实际应用中会出现PWM波形失真问题，导致了电流波形失真，在运行过程中也会产生转子位置变化引起的转矩脉动。
3. 转子惯量不平衡：由于制造工艺的不同，转子的惯量分布不均匀，导致在运行过程中会产生转子位置变化引起的转矩脉动。
三、开关磁阻电机转矩脉动抑制技术1. 电流控制技术：采用合适的电流控制策略，能够有效地减小电流波形失真问题，从而降低了转子位置变化引起的转矩脉动。
目前常用的控制策略有SVPWM、SPWM等。
2. 磁场调节技术：通过调节永磁体和绕组之间的间隙距离，可以有效地改善永磁体的磁场分布情况，从而减小了转子位置变化引起的转矩脉动。
3. 转子平衡技术：通过采用精密加工工艺和质量控制手段，可以有效地实现转子惯量均匀分布，在运行过程中减小了转子位置变化引起的转矩脉动。
四、开关磁阻电机转矩脉动抑制实验验证为了验证以上抑制技术对开关磁阻电机转矩脉动问题的影响，进行了实验研究。
实验结果表明，在采用合适的电流控制策略、磁场调节技术和转子平衡技术的情况下，开关磁阻电机的转矩脉动问题得到了有效地抑制。
五、结论开关磁阻电机是一种高效率、高功率密度的电机，但由于其结构特殊性质，容易出现转矩脉动问题。
通过分析其原因，提出了采用电流控制技术、磁场调节技术和转子平衡技术等抑制方法。
实验结果表明这些方法能够有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动问题，提高其运行稳定性和使用寿命。
《2024年考虑转矩脉动最小化的永磁无刷直流电机控制系统》范文
《考虑转矩脉动最小化的永磁无刷直流电机控制系统》篇一一、引言随着工业自动化和智能化的发展，对电机控制系统的性能要求越来越高。
其中，永磁无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDCM）因结构简单、高效可靠等特点在众多领域得到广泛应用。
然而，电机在实际运行中往往会出现转矩脉动问题，这不仅影响电机的运行平稳性，还可能产生噪音和振动，对系统性能产生负面影响。
因此，如何有效控制并最小化转矩脉动成为永磁无刷直流电机控制系统研究的重点。
二、永磁无刷直流电机控制系统概述永磁无刷直流电机控制系统主要由电机本体、逆变器、控制器等部分组成。
其中，控制器是系统的核心部分，负责根据电机的工作状态和需求，实时调整逆变器的输出电压和电流，从而控制电机的运行。
该系统具有高效率、高精度、低噪音等优点，广泛应用于电动汽车、机器人、精密机床等领域。
三、转矩脉动产生的原因及影响转矩脉动是指电机在运行过程中产生的转矩波动。
其主要原因包括：电磁场分布不均、逆变器非线性特性、电机参数变化等。
这些因素导致电机在运行过程中产生周期性或随机性的转矩波动，影响电机的运行平稳性，产生噪音和振动，严重时甚至可能导致系统失效。
因此，减小转矩脉动对于提高电机控制系统的性能具有重要意义。
四、转矩脉动最小化的控制策略为了减小永磁无刷直流电机的转矩脉动，需要采取有效的控制策略。
常见的控制策略包括：1. 优化电机设计：通过优化电机的电磁场分布、减小逆变器的非线性特性等手段，从源头上减小转矩脉动。
2. 控制器优化：通过改进控制算法，如采用先进的控制策略（如矢量控制、直接转矩控制等）以及优化参数设置等手段，实现对电机运行状态的精确控制，从而减小转矩脉动。
3. 传感器技术：利用高精度的传感器实时监测电机的运行状态，为控制器提供准确的反馈信息，帮助控制器更好地调整电机的运行状态，减小转矩脉动。
五、实际应用及效果分析针对不同应用场景的永磁无刷直流电机控制系统，采用相应的控制策略进行实验验证。
减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略综述
（ 西北 工 业大 学 自动化 学 院 ， 西 西安 ７ ０ ７ ） 陕 １ ０ ２
摘 要 ： 矩 脉 动 抑 制 的研 究 是 近 年 来 开 关 磁 阻 电机 研 究 领 域 的热 点 之 一 ， 机 结 构 参 数 的优 化 设 计 及 合 转 电 适 控 制 策 略 的 应 用 是 抑 制 转 矩 脉 动 的 主要 方 案 。从 控 制 的 角 度 ， 减 小 转 矩脉 动 的 各 种 控 制 策 略 的 研 究 状 况 对 进 行 了 总结 ， 细 分 析 了典 型 控 制 策 略 的 控 制 机 理 ， 其 优 缺 点 进行 了 分 析 比较 ， 展望 了减 小 开 关磁 阻 电 机 详 对 并
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｔｄ ｆｍｉｉ ｚｎ ｏ ｑ ｅｒｐ ｌ ｓｏ ｅｏ ｈ ｓ ｏ ｕａ ｒｊｃｓｉ ＲＭ ｅ ｅ ｒｈ ａｅ ． ｓｒｃ ： ｅｓｕ ｙｏ ｎｍｉｉｇ ｔｒ ｕ ｉｐｅｉ ｎ ｆｔｅｍｏ ｔｐ ｐ ｌｒｐ ｏｅ ｔ ｎ Ｓ ｒｓ ａｃ ｒａ
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永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动的抑制方法以及产生综述
永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动的产生及其抑制方法综述0引言直接转矩控制 (DTC)采取定子磁链定向, 利用两点式 (Band2Band)进行调节直接对电机的磁链和转矩进行控制, 使电机转矩响应迅速[1]。
直接转矩控制方法最早是针对感应电机 ( IM) 提出的, 其在感应电机中的应用研究已比较成熟 [ 2 ]。
永磁同步电机 ( PMSM)具有体积小、重量轻、效率高的优点, 鉴于 DTC在感应电机中的成功应用和永磁同步电机研制的突破性进展, 近年来, 将 DTC控制策略拓展应用于永磁同步电机, 以提高电机的快速转矩响应, 已经得到了广泛的研究。
传统PMSM直接转矩控制具有结构简单、响应快速、对电机参数不敏感、系统鲁棒性强等优点, 但也存在电流、磁链和转矩脉动大、逆变器开关频率不恒定等问题。
其中转矩脉动大是限制其在工业中应用的主要原因。
由于永磁同步电机的特性与异步电机有很大不同, 在PMSM DTC中无法直接照搬 IM DTC的理论, 故有必要专门讨论 PMSM DTC转矩脉动抑制问题。
下面将分析 PMSM DTC产生转矩脉动的原因, 并对近几年来国内外的研究进展作一下介绍。
1永磁同步电机 DTC基本原理及转矩脉动分析传统 DTC的基本原理DTC是采用定子磁链定向和空间矢量概念,通过检测定子电压、电流, 直接在定子坐标系下观测电机的磁链、转矩, 并将此观测值与给定磁链、转矩相比较, 差值经 2个滞环控制器得到相应控制信号, 再综合当前磁链状态从开关表中选择合适的电压空间矢量来控制逆变器的电子开关的状态, 直接对电机转矩实施控制。
传统 DTC (图 1)中滞环比较器有两个控制状态, 在一定范围内无论误差大小, 滞环比较器都具有相同的输出, 在整个开关周期内, 所选择的电压矢量作用于电机, 定子电流、转矩等量始终沿着一个方向变化, 即每个采样周期只输出单一电压矢量。
在转矩差较小的情况下, 所选择的电压矢量使转矩在一个开关周期的较短时间内就达到参考值, 而余下的时间未发生逆变器开关状态转换, 所选择的电压矢量仍作用于电机, 使转矩继续沿原来的方向变化, 超出转矩滞环的范围,从而产生较大的转矩脉动[ 3 ]。
SRM转矩脉动抑制的控制策略分析
SRM转矩脉动抑制的控制策略分析王庆龙;汪增福;张兴;王敬生【摘要】Certain disadvantages of the switched reluctance motor are that it produces high torque ripple, mechanical vibrations and acoustic noise. The excessive torque ripple has limited their applications in high performance applications. There are two approaches followed for torque ripple minimization. One is improving the structure design of the motor while the other is use of electronic control techniques. An extensive review of the control approaches adopted for torque ripple minimization was presented based on the origin of torque ripple, and their merits and drawbacks were analyzed.and proposed ideas for their future research.%开关磁阻电机运行中转矩脉动比较明显,由此引起的电机噪声及转矩波动制约了其在高性能控制领域的应用.优化电机的结构设计及采用合适的控制技术是抑制开关磁阻电机转矩脉动的2种主要方法.在对开关磁阻电机转矩脉动产生机理分析的基础上,从控制的角度综述了开关磁阻电机转矩脉动抑制的若干解决方案的要点,分析了各种控制方法的优缺点,从而对进一步研究提出建议.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2012(042)002【总页数】4页(P3-6)【关键词】开关磁阻电机;转矩脉动抑制;转矩控制;换向控制;电流模型;转矩分配函数【作者】王庆龙;汪增福;张兴;王敬生【作者单位】合肥学院电子信息与电气工程系,安徽合肥230601;中国科学技术大学信息科学技术学院,安徽合肥230027;中国科学技术大学信息科学技术学院,安徽合肥230027;合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009;合肥学院电子信息与电气工程系,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】TP131 引言开关磁阻电机（SRM）驱动系统突出优点是效率高，节能效果好，调速范围广，无启动冲击电流，启动转矩大，控制灵活；此外，还具有结构简单、坚固可靠、成本低等优点。
开关磁阻电机转矩脉动最小化研究
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·14·2018年第12期文章编号：2095－6835（2018）12－0014－02开关磁阻电机转矩脉动最小化研究＊徐古轩，蔡燕，李娟，胡鑫剑（天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室，天津300387）摘要：针对开关磁阻电机转矩脉动大的问题，提出了一种基于转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动最小化控制策略。
利用转矩分配函数将给定的合成转矩分配到各相，使得各相瞬时转矩之和等于转矩给定值，再利用矩角特性实现转矩到电流的映射，得到各相的给定电流指令，通过控制实际电流跟随给定电流指令，实现SRM的恒转矩控制。
关键词：开关磁阻电机；转矩分配函数；转矩脉动；双凸极结构中图分类号：TM352文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2018.12.014开关磁阻电机（SRM）是具有双凸级结构的变磁阻电机，与其他电机相比，具有结构简单、转子侧无绕组结构也无永磁体、成本低等优点。
近年来，由于市场上稀土材料供不应求，稀土材料的价格在不断上涨，永磁体的生产成本越来越高，而且永磁体在高温下存在退磁现象，这就引起了人们对低成本、结构简单的开关磁阻电机的广泛关注。
但是在实际控制应用中，由于SRM双凸极结构及其非线性电磁特性，其噪声和转矩脉动问题更为严重[1]。
近年来，针对SRM转矩脉动大的问题，国内外专家提出了很多实际方法来提高SRM驱动系统的整体性能[2-4]。
例如有国外学者提出基于混合滑模控制的磁链边界层控制策略来抑制SRM非线性结构所造成的转矩脉动，也有提出基于神经网络的径向基函数控制算法等。
但是这些算法很多都是较复杂的模型，在实际应用中实现起来很困难。
本文提出建立一个合适的转矩分配函数来实现转矩的间接控制，从而减少转矩脉动。
该模型可以根据开关磁阻电机的运行状态，合理地分配各相的转矩，相比于那些复杂的控制算法，它可以通过保持各相转矩之和恒定来减小转矩脉动，实现较为简单，控制更精准。
开关磁阻电机调速中转矩脉动最小化的研究
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１ 引 言
开 关磁 阻 电机 （ ＲＭ） 然 具 有结 构 简 单 、 Ｓ 虽 坚
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减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略综述
减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略是电机控制领域的一个重要研究方向。
下面将从以下几个方面对减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略进行综述。
一、开关磁阻电机的转矩脉动原因
开关磁阻电机的转矩脉动是由于电机的非线性特性和控制策略的不当造成的。
电机的非线性特性主要包括磁滞、饱和、铁心损耗等，这些因素都会导致电机的转矩脉动。
控制策略的不当也会导致电机的转矩脉动，比如控制参数的选择不合理、控制算法的不稳定等。
二、减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略
1.电流控制策略
电流控制策略是减小开关磁阻电机转矩脉动的一种有效方法。
该方法通过控制电机的电流来减小转矩脉动。
具体来说，可以采用PID控制器对电机的电流进行控制，同时结合电机的数学模型进行优化控制，从而实现减小电机转矩脉动的目的。
2.磁链控制策略
磁链控制策略是另一种减小开关磁阻电机转矩脉动的方法。
该方法通过控制电机的磁链来减小转矩脉动。
具体来说，可以采用磁链控制器对电机的磁链进行控制，同时结合电机的数学模型进行优化控制，从而实现减小电机转矩脉动的目的。
3.多电平逆变器控制策略
多电平逆变器控制策略是一种新型的减小开关磁阻电机转矩脉动的方法。
该方法通过采用多电平逆变器来控制电机的电压和电流，从而实现减小电机转矩脉动的目的。
具体来说，可以采用PWM控制器对多电平逆变器进行控制，同时结合电机的数学模型进行优化控制，从而实现减小电机转矩脉动的目的。
三、总结
减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略是电机控制领域的一个重要研究方向。
本文从开关磁阻电机的转矩脉动原因和减小转矩脉动的控制策略两个方面进行了综述。
电流控制策略、磁链控制策略和多电平逆变器控制策略是减小开关磁阻电机转矩脉动的三种有效方法。
这些方法可以结合电机的数学模型进行优化控制，从而实现减小电机转矩脉动的目的。