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。
无位置传感器开关磁阻电机的转矩波动抑制
将 离线训练好的 网络用于转子位置的在线估计 ； ２个完成 由电机期望转 矩、 第 转子位置 到期望 的优化 电流之 间的
非线性映射 ， 通过 电流跟踪控制 ， 电机 相电流跟 随优化 电流变化 ， 使 实现转矩波动抑制 ． 仿真 和实验结果显 示， 柔性 神经 网络的收敛速 度为传统神经网络的 ６倍 ， 而实现 了转子位置快速 的估算 ， 算误差控 制在 ［一 。４ ］ 同 从 估 ４ ，。 内， 时转矩波动降低 １％， ０ 验证 了该控 制策略较之于传统控制方法的优势．
夏长亮 ，周亚娜 ，贺子鸣 ，谢 细 明
（ 天津大学 电气与 自动化工程学 院 ， 天津 ３０ ７ ） ０ ０ ２ 摘 要 ：针对开关磁 阻电机 驱动 系统中位 置传 感器及 转矩脉 动的存在 限制 其应 用范 围的问题 ， 出利用 网络结构 提
简单、 学习效率 高的柔性神经 网络 对其进行建模 ， 而对开 关磁 阻电机 无位置 传感 器控 制下的 转矩波动 抑制方 法 进 进行 了研 究． 立了 ２个柔性神经 网络 ： １个完成 由电机 绕组 的相 电流 、 建 第 相磁链 到转子 位置之 间的非 线性 映射 ，
ａ ｄ ｑ ｉｋ ｒｌａ ｎ ｎ ｐｅ ｄ．ＴｗｏＦＮＮｓ ｗｅｅ ｂ ｉ ：ｔ ｅｆｒｔｏ ｅ ｅｔｍａｅ ｈ ｏｏ ｏ ｉ ｏ ｈ ｏ ｇ ａ ｕ ｅ ｎ ｕｃ ｅ ｅ ｒ ｉｇ ｓ ｅ ｒ ｕ ｌ ｈ ｓ ｎ ｓｉ ｔｄ ｔｅ ｒｔｒｐ ｓｔ ｎ ｔｒ ｕ ｈ ｍｅ ｓ ｒ— ｔ ｉ ｉ ｍｅ ｔｏ ｈ ｈ ｓ ｕ ｉ ｋ ｇ ｓａ ｄ ｐ ａ ｅｃ ｒｅ ｔ ；ｔ ｅ ｏ ｄ ｏ ｅ ｅｔｍａｅ ｈ ｅｅｅ ｃ ｕ ｅ ｔ ｔ ｅ ｎ ｆｔ ｅｐ ａ ｅｆ ｘｌｎ ａ ｅ ｎ ｈ ｓ ｕ ｒｎ ｓ ｈｅｓ ｃ ｎ ｎ ｓｉ ｔｄ ｔ ｅｒ ｆｒ ｎ ｅ ｃ ｒ ｎｓｗｉｈ ａ ｄ — ｌ
基于DTC的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究
（ Ｄ Ｔ Ｃ）ｏ ｆ Ｓ Ｒ Ｍ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ 。 Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ， ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐ ｔ ｏ ｆ Ｄ Ｔ Ｃ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｈｅ ｔ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏｒ ｆ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
第３ ０ 卷 第３ 期
２ ０ １ ３年 ６月
沈 阳 航 空 航 天 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｓｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ａｅ ｒ ｏｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖ ＯＩ ． ３ ０ Ｎｏ． ３ Ｊ ｕ ｎ． ２ ０ １ ３
ｒｏ ｔ ｌ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ＤＴＣ ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｎｄ ａ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ． Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ＤＴＣ Ｃ ｎ ａ ｉ ｎ ｈ ｉ ｂ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｒ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ＳＲＭ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ， ｎｄ ａ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ ｌ ｅ ｎ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｉｅ ｔ ｓ ｏｒ ｆ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ａ ｄ—
仿真分析 ， 结果表明 ， Ｄ Ｔ Ｃ的引入可 以有效地抑制 Ｓ Ｒ Ｍ 的转矩 脉动 ， 同时保证 系统具有 良好的调
速和带载能力。
关键词 ： 开关磁阻 电机 ； 转矩脉动 ； 抑制 ； 直接转矩控制 ； 空 间电压矢量 ； 仿真
开关磁阻电机控制技术研究与发展综述
（ 金 陵 科 技 学 院信 息 技 术 学 院 ， 江苏 南京 ２ １ １ １ ６ ９ ）
摘 要 ： 总结 了近年来 开关磁 阻电机 （ Ｓ ＲＭ） 控制 技术方 面的研究成果 ， 分 析 和介 绍 了各 种 控 制 技 术 的 优 缺 点 。 在 此基 础 上 ， 提 出了应用于Ｓ Ｒ Ｍ 控 制 的 复合 控制 策 略 ， 以及 其 实 现需 要 解 决 的 主要 问题 。 最 后 指 出 了Ｓ Ｒ Ｍ 控 制 技 术 的研 究 和 发 展 方 向 。 关键 词 ： 开关磁 阻电机 ； 控制技术 ； 转矩脉动 ； 复 合 控 制
第２ ９卷 第 ３ 期 ２ ０ １ ３年 ９月
金 陵 科 技 学 院 学 报
Ｊ （ Ⅱ ｌ ＮＡ Ｉ ， ＯＦ 皿 ． Ｓ Ｔ ｍ 兀＇ Ｅ ＯＦ Ｔ Ｅ ａ Ｌ ＯＧ Ｙ
Ｖｏ １ ． ２ ９， Ｎｏ ． ３ Ｓ ｏ ｐ ． ， ２ ０ １ ３
开关 磁阻 电机控制技术研究与发展综述
ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ ＲＭ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ，ｉ ｔ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ —
Ｍ Ｏ Ｘｉ ａ ｏ— ｈ ｕｉ
（ Ｊ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ １ ６ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ
磁链无差拍控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制
磁链无差拍控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制许爱德;张文;何昆仑;曹玉昭【摘要】针对开关磁阻电机(SRM)的直接转矩控制(DTC)中滞环容差导致的转矩脉动大、开关频率不恒定的问题,提出了磁链无差拍控制(DB-FC).通过分析SRM的基本原理,对DB-FC算法的电压控制率进行理论推导,解析获得一个控制周期内能补偿转矩和磁链所需要的电压矢量,使磁链能被定量调节.通过空间电压矢量调制技术合成所需新电压矢量作用于SRM,进而实现在一个采样周期内无差跟踪给定磁链,避免了DTC策略的容差超调现象.以三相12/8极SRM为控制对象,将DB-FC与DTC算法进行仿真分析和实验对比.结果表明,DB-FC实现了转矩脉动的最小化,调速性能与动态响应能力良好,且计算量小、易于实现.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2019(023)008【总页数】10页(P57-66)【关键词】开关磁阻电机;直接转矩控制;磁链无差拍控制;空间矢量脉宽调制;转矩脉动【作者】许爱德;张文;何昆仑;曹玉昭【作者单位】大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026;大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026;大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连116026;大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】TM3520 引言随着能源危机与环境危机问题日益严重，能耗低、污染小的开关磁阻电机(switched reluctance motor, SRM)越来越受到大家的关注。
SRM因结构简单、成本低、效率高和无需稀土材料等优势，目前已成为业界关注的热门电机[1-2]。
但SRM的双凸极结构使得其转矩脉动大，进而导致噪声和振动，恶化其低速性能，从而阻碍和限制了SRM的广泛应用[3-4]。
为减小SRM转矩脉动，国内外学者从SRM本体结构设计和采用合适控制策略2个角度开展研究，但是前者主要从电机定转子结构、参数等方面进行优化，通常以牺牲SRM的效率为代价[5-6]。
开关磁阻电动机转矩分配策略研究
开关磁阻电机新型功率变换器的研究与设计
过 程 ， 善 了系统 的调速性 能 。 改
范 围宽 、 调速 性能优 异 ， 而且在 整个调 速范 围 内都
具有较 高 的效率 ， 系统可靠 性 高等特点 ， 为各 国 成
ｃ ｒｅ ｔｗａ ｅｏ ｏ ｒｄｕ ｅ ｔ ｏ ｑ ｅ ｒｐ ｌ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｙ ｔｍ ’Ｓｏ ｔ ｕ ｏ ｒ ｕ ｎ ｖ ｆ ｒ ｔ ｅ ｅ ｈｅｔ ｒ ｕ ｉ ｐ ｅ ａ ｄ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｍ ｕ ｐ ｔｐ ｗｅ ．
Ｋｅ ｏｄ ： ｗｔｈ ｄｒｌｃ ｎｅｍｏｏ （ Ｒ ） ｏ ｅ ｏ ｖｒｅ ； ｏｌ ｕｒｎ ； ｈ ｐ ｉｇｂｏｔ ｙｗ ｒｓ ｓ ｉ ｅ ｅｕｔ ｃ ｔｒ Ｓ Ｍ ；ｐ ｗ ｒｃｎ ｅｔｒ ｆｌ ｗ ｃ ｒｅ ｔ ｃ ｏ ｐｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｏ
研究与设计 Ｅ Ｃ ＭＡ
电 札 与控 制 应 田 ２１ ３ ３ ０１ ８（ ） ，
开 关 磁 阻 电机 新 型 功 率 变 换 器 的研 究 与 设 计
甘 醇
（ 国矿 业大 学 信 电学 院 ， 苏 徐 州 ２ １ ０ ） 中 江 ２ ０ ８
摘 要： 分析 了常用的开关磁 阻电机公共开关型功率变换器主电路 ， 对续流阶段相电流的影响 因素进行
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｔｈｅ ｍａｎ ｃｒ ｕｉ ｏ ｏ ｉ ｉｃ ｔ ｆｃ ｍｍ ｏ ｕｂｉ ｗｉｃ ｉ ＲＭ ｏ ｒｃ ｎ ｅ ｔｒｗａ ｎ ｌｚ ． Ｔｈ ａ ｔｒ ｆｃ ｎ ｎ ｐ ｌｃ ｓ ｔ ｈｎｇ Ｓ ｐ ｗｅ ｏ ｖ ｒｅ ｓａ ａｙ ｅｄ ｅ ｆｃ ｏｓ ｏ ｏ — ｔｎ ｅ ｏ ｉ ｈ ｕ ｒ ｎ ｔｇ ｓａ ａｙ ｅ ｉ ｕ ｄ ｆ ｗ ｎ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔｓａ ｅｗａ ｎ ｌｚ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｇｈ ｏ ｏ ｔｎ ｄ ｏ ｉ ｔ ｈ ｙ ｔ ｄｉｅ ｔ ｆｅ ｔ ｈ ｕｔ ｌ ｎ ｈｅｌ ｎ ｔ ｆｃ ｎ ｉｕｅ ｆ ｗ ｎ ｏｔ ｅｓ ｓｅｍ ｒ ｃｌ ａｆ ｃｓｔ ｅｏ — ｌ ｙ ｐ ｏｑｕ ｎ ｏ ｑ ｅ ｒｐ ｌ ｓ ｄ ｃｉ ｅ ｕｔｔｒ ｅ ａ ｄ ｔｒ ｕ ｉ ｐ ｅ ｗａ ｅｓｒｂ ｄ． Ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｒ ｖ ｙｓｅ ｓ ｅ ｄ ｗｈ ｎ ｈ ａ ｙ ａ ｄ ｈｉｈ ｓ ｅ ｄ ｐ ｒｏ ｍ— ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｓ ｔｍ ｐ ｅ ｅ ｅ ｖ ｎ ｇ — ｐ ｅ ｅ ｆｒ
开关磁阻电机转矩脉动减小方法综述
因此 ， 两 种控 制 对 于减 少 转 矩 脉动 效 果 并不 明显 。 开关 磁阻 电机 （ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ ， 简称 Ｓ Ｒ Ｍ） 凭 借 结 有 涉 及 ， 构简单 、 效率高 、 调 速性 能好 等 优 点 得 到 了 国 内外 的广 泛 关 注 。然 ３ ． ２ 转 矩 分配 函数 法 转 矩 分 配 函数 以合 成 瞬 时 转矩 恒 定 为 目标 。 通 过 转矩 分 配 函数 而， 电机 独特 的双 凸极 结 构 及磁 路 的高 度 饱 和造 成 开 关 磁 阻 电 机调 Ｔ Ｓ Ｆ ）分 配 电 机各 相在 不 同位 置 的期 望 转 矩 ，并 通 过 滞 环控 制 或 速系统（ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ， 简称 Ｓ Ｒ Ｄ） 存 在 严 重 的 转 矩 脉 动 （ ＷＭ控制使得合成瞬时转矩跟踪位置闭环或者 速度 闭环控制器的 问题 ， 制约 了 Ｓ Ｒ Ｍ 的进 一 步 推 广 与应 用 ， 因此 ， 减 小 或 抑 制 电机 转 Ｐ 通过控制转矩变化率实现均衡换相 ， 达 到 减 少 转 矩 脉 动 矩 脉 动对 于 优 化 电机 动 态性 能 有 很重 要 实 践 意义 。 国内外 对 转 矩 脉 指令 转 矩 ， 动及抑制方法进行研究 ， 并 根 据 不 同的 角 度 提 出 不 同 的 方 案 ， 主 要 的 目的 。 转 矩 分 配 函数 虽 然 避 免 了 电流 峰 值 ，抑 制 过 大 转 矩 脉 动 的产 分为两类 ： 一 是优 化 电机 结 构 ， 如调整 Ｓ Ｒ Ｍ定 、 转 子 极 弧 可 以 有 效 但 是 它 的控 制 方案 需 要 控 制换 相 区 的两 相 ， 占用 资 源 较 多 ， 转 矩 地减小 Ｓ Ｒ Ｍ 的 转矩 脉 动 ； 二是 采 用 合 适 的控 制 策 略 ， 对 于 给 定 电 机 生 ， 来说 ， 电机结构参数是固定不变的 ， 以电机控制 的角度人手 ， 对它的 分 配 函数 的选 取是 优 化 控 制 的关 键 。 控 制 策 略 进 行 深 入 细致 的研 究 。本 文 以 电机 设 计 与 控 制 分 析 Ｓ Ｒ Ｍ ３ ． ３ 迭代 学 习 控 制 转矩 脉动 减 小 的方 法 ， 对 国 内外 学 者 的研 究 概 况 进 行 总 结 ， 简 要 分 迭代 学 习 控 制严 格 来 说 属 于智 能 控 制 的 一种 ， 而 智 能 控制 在 数 析 各 种 方案 的原 理优 缺 点 。 学本质上属于非线性控制 ， 迭代学 习算法简单 ， 电机控制器不需要 １转 矩 脉 动产 生 原 因 辨 识 系统 参 数 ， 特 别 适 用 于非 线 性 、 强 耦 合 场 合 。 电机 转 矩 与 电 流 、 电机 结构 决 定 它 的优 化 方 法 ， Ｓ Ｒ Ｍ独 特 的 双 凸极 结 构 以及 它开 角度 关 系 密切 。 如 果 电 机施 加 电 流不 均 匀 时 ， 随着 电机 转 动 ， 角 度 的 关形 式 的供 电 电源 使 它存 在 很 多 缺 陷 ： 一、 定子齿 、 转 子 齿 叠 加 产生 不 断 改 变 ， 电 机转 矩 脉 动 明显 加 大 。 若将 电流 跟 踪转 角 进 行 变化 ， 则 磁通 引起 电流 非 线 性变 化 ； 二、 电 机转 子 转 矩 由脉 冲转 矩 叠 加 而 成 ， 可 能 减小 转 矩 脉 动 。 迭代 学 习便 是 根 据 转子 当前 位 置相 电流 和 电机 不 是一 个 恒定 值 。 由此 得知 ， 开关 磁 阻 电机 存 在转 矩 脉 动 ， 尤 其 是低 转矩 ， 调 整 下 一周 期 电机相 应 位 置 的 电流 给 定值 ， 补偿 转 矩 ， 减 小 转 速运 行 阶 段 ， 转 矩 脉动 更 加 突 出 。 因此 ， 最 大 限度 的减小 转 矩 脉 动成 矩脉 动 。迭代 学 习 控 制虽 然 效 果 明 显 ， 但 对 于 电机 实 时 性 要 求 特 别 为Ｓ Ｒ Ｍ 优 化设 计 的重要 内容 。 高， 同时 ， 受迭 代 周 期 的 限制 。 ２ 优 化 电机 结 构 ４ 结束 语 影响开关磁阻电机的结构参数包括定子结构与尺寸 、 转子结构 转 矩 脉 动 过 大 限 制 开 关 磁 阻 电 机 的发 展 与 应 用 ，虽 然 线 性 控 与尺寸 、 极 弧长 度 以及 铁 心 长 度 等 等 。而 定 转 子 的结 构 与 尺 寸 对 转 制 、非线 性控 制及 智 能 控 制 在 抑 制 转 矩 脉 动 方 面 取 得 了 不 错 的 成 矩 脉 动及 噪声 有 重要 影 响 。 总结 国 内外 研究 成 果 ， 我们 主要 从 优 化 果 ， 但 还 远远 不 够 ， 随 着科 技 的不 断 发 展 ， 综 合 各 种 控 制理 论 研 究 出 定 子 结构 与尺 寸 、 优化 转 子 结 构 与尺 寸 及 优 化 极弧 等 方 面 来 优 化 电 新 型 的控 制 策 略并 结 合 电机 结 构 抑制 转 矩 脉动 是 我 们 的奋 斗 目标 。
开关磁阻电机 控制
江苏大学硕士学位论文摘要开关磁阻电机是上世纪70年代发展起来的新型调速电机，具有结构简单坚固、起动性能好、成本低、容错性好、可四象限运行等突出优点。
ISAD（Integrated Starter Alternator Damper）系统是混合动力汽车中起动、助力、发电、阻尼多功能一体化的系统。
将开关磁阻电机应用于混合动力汽车ISAD系统，可提高汽车整车性能，降低汽车油耗和排放，具有很好的应用前景和研究价值。
本文以12/10结构开关磁阻电机在混合动力汽车ISAD系统中的应用为研究背景，重点研究了开关磁阻电机在起动、助力、发电状态的运行控制。
结合开关磁阻电机的数学模型，分析了开关磁阻电机在电动与发电状态下的运行特点。
根据ISAD系统的性能要求，分别提出了开关磁阻电机在起动、助力、发电三种工作模式下的控制方法。
在此基础上，构建了开关磁阻电机的ISAD系统实验平台，设计了开关磁阻电机的控制软件。
所设计的开关磁阻电机ISAD系统，通过对不同状态下反馈输入，判断运行状态并根据所在状态调节控制参数。
能够在一定负载下带载起动；在助力状态下以效率最优和转矩最优模式为发动机助力；在发电状态，能够为蓄电池提供恒流和恒压两种模式的闭环充电。
实验证明，研究的开关磁阻电机ISAD系统运行控制方法性能良好，具有很好的应用前景。
关键词：开关磁阻电机，ISAD，混合动力汽车，DSPI江苏大学硕士学位论文AΒSTRACTSwitched Reluctance Motor（SRM）is a novel drive machine developed since 1970s, with the inherent characteristics of simple and rugged construction, good start performance, low-cost, fault tolerant and four-quadrant operation capability,. Integrated Starter Alternator Damper (ISAD）is a system within Hybrid Electrical Vehicle (HEV), combining the starter, alternator, and Damper. The application of SRM in ISAD is prospective for .well performances of the whole HEV, lower oil consumption and emission.Focused on a 12/10 SRM applied in ISAD for HEV, the control scheme of SRM is studied. Considering the mathematical model of SRM, the characteristics of SRM in the motor and generator operation are analyzed . According to the performance requirement of ISAD, control strategies of SRM in starter, booster and Alternator modes are presented respectively. Then the SRM-based ISAD experimental platform is established, the control software is also designed. The designed system recognizes running mode with the current and voltage feedback, and then adjusts control parameters accordingly. When in starter mode, it starts with load to idle speed. When in boost mode, it boosts the engine with efficiency and torque optimum. When in alternator mode, it charges battery with current-constant mode or voltage-constant mode. The experimental results illuminates the performances of the designed ISAD system based on SRM and justify the presented control strategy.KEY WORDS: SRM , ISAD , HEV , DSPII江苏大学硕士学位论文目录第一章绪论 (1)1.1 ISAD系统简介 (1)1.2 开关磁阻电机的发展概况 (2)1.3 开关磁阻电机在ISAD系统上的应用 (3)1.4 课题研究背景及意义 (5)1.5 本文主要研究内容 (5)第二章开关磁阻电机的基本理论 (7)2.1 开关磁阻电机调速系统的基本组成 (7)2.2 开关磁阻电机的原理、基本结构与特点 (9)2.3 开关磁阻电机的数学模型 (11)2.3.1 开关磁阻电机的基本方程 (11)2.3.2 开关磁阻电机的线性模型 (13)2.3.3 开关磁阻电机的磁链特性 (14)2.3.4 开关磁阻电机的电流分析 (15)2.3.5 开关磁阻电机的机械特性 (17)2.4 开关磁阻电机的常用控制方式 (19)2.4.1 电流斩波控制（CCC）方式 (19)2.4.2 角度位置控制（APC）方式 (19)2.4.3 脉宽调制控制（PWM）方式 (20)2.5 开关磁阻电机的发电运行 (20)2.5.1 开关磁阻电机的功率平衡方程 (20)2.5.2 开关磁阻电机的发电运行分析 (21)2.6 小结 (22)第三章12/10结构开关磁阻电机调速系统硬件设计 (23)3.1 系统构成 (23)3.2 开关磁阻电机 (23)3.3 功率变换器 (24)3.3.1 功率变换器拓扑结构 (24)3.3.2 功率变换器具体设计 (25)3.4 控制器组成 (26)3.4.1 DSP控制器 (27)3.4.2 复杂可编程逻辑器件（CPLD）硬件控制电路 (28)3.4.3 外围比较电路 (30)3.5 反馈信号检测 (30)3.5.1 位置信号检测 (30)3.5.2 电流信号检测 (32)III江苏大学硕士学位论文3.5.3 电压信号检测 (33)3.6 小结 (33)第四章开关磁阻电机的控制策略及软件实现 (34)4.1 ISAD系统的控制要求 (34)4.2 开关磁阻电机ΙSAD调速系统的控制策略 (35)4.2.1 起动状态控制策略 (35)4.2.2 助力状态控制策略 (36)4.2.3 发电状态控制策略 (36)4.3 开关磁阻电机的控制问题 (37)4.3.1 转速计算功能的实现 (37)4.3.2 角度位置的准确定位 (38)4.3.3 换相逻辑的实现 (39)4.4 控制软件结构 (40)4.5 后台程序 (41)4.5.1 主程序 (41)4.5.2 初始化模块 (42)4.5.3 起动状态子程序 (43)4.5.4 助力状态子程序 (44)4.5.5 发电状态子程序 (44)4.6 前台中断 (45)4.6.1 捕获中断 (45)4.6.2 定时器1的中断 (46)4.6.3 其它中断 (47)4.7 小结 (47)第五章实验及数据分析 (48)5.1 实验系统 (48)5.2 起动实验 (50)5.3 助力实验 (51)5.3.1 助力状态导通角度优化实验 (51)5.3.2 助力性能分析 (55)5.4 发电运行开通角优化实验 (56)5.5 闭环发电实验 (58)5.6 缺相发电实验 (58)5.7 小结 (60)第六章全文总结与展望 (61)6.1 全文总结 (61)6.2 展望 (62)参考文献 (63)致谢 (68)IV江苏大学硕士学位论文第一章绪论1.1 ISAD系统简介混合动力汽车（Hybrid ElectricVehicle，简称HEV），是指同时装备汽车发动机和电动机两种动力源的新型车辆。
开关磁阻电机转矩脉动的智能抑制研究
ｔｒ ｕ － ｎ ｌ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃｏ ／ ｔｕ ｔ ｒ ｔ ｒ Ｔｈ ｎａ ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｈ ｏ ｑ ｅｄｓｒｂ ｔ ｎｆ ｎ ｔ ｎ．ａ ｈｐ ａ ｅ ｏ ｑ ｅａ ｇｅｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｆａ６ ４ｓｒ ｃｕ ｅｍｏ ｏ ． ｅ ｃ ｏ ｄｎ Ｏｔ ｅｔ ｒ ｕ ｉｔｉｕ ｉ ｕ ｃｉ ｅ ｃ ｈ ｓ ｏ ｏ
ＤＩ Ｇ ｅ Ｚ Ｎ Ｗ ｎ，ＨＯＵ ｉ ｕ ， ｈ ｎ ｍｉ Ｈｕ— ｎ ＹＵ Ｚ ｅ — ｎ ｊ
（ ’ｎ Ｊａ ｏ ｇＵ ｎｖ ｒ ｉ Ｘｉ ｎ ７ ０ ４ ， ｉａ Ｘｉ ｉｏ ｔｎ ｉｅ ｓｔ ａ ｙ． ’ １ ０ ９ Ｃｈｎ ） ａ
ＡＢＳＴＲ ＡＣＴ ：Ｔｈｅ ｔ ｑｕｅ ｒｐ ｅ ｏｆｓ ｉｃ ｄ ｒ ｌ ｃ ａ ｅ ｍ ｏ ｏｒｉ ｒ ｃａ ｒ ｂｌ ｍ ｎ ｉｓａ ｏｒ ｉ ｐｌ ｗ ｔ ｈｅ ｅ ｕ ｔ ｎｃ ｔ ｓ ａ ｃ ｕ ｉｌｐ ｏ ｅ ｉ ｔ ｐｐｌｃ ｔｏｎ ｆｅ ｅ ｉａ ｉ ｉｌｄ．Ｔｈｉ ｅ ｓ ｔ ｘｔ ｕ ｅ ｔ ａ ｐｔｖ ｕ ｚ ｎｅ ａｌ ｔ ｏ ｋ Ｏ ｈｅ ｅ ｒ ｉ ｇ ｔ ｓ ａ ｉ ｔ ｒ ｅ ｎｖ ｒ ｅ ｏ ｌｏｆ ｌｎ ｂ ｅ ｏ ｔ ｓ ｓ ｈｅ ｄａ ｉｅ ｆ ｚ ｙ— ｕｒ ｎｅ ｗ ｒ ｓ ｔ ｔ ｌａ ｎ ｎ ｏｆｉｓ ｔ ｔｃ ｏ ｑｕ ｉ ｅ ｓ ｍ ｄｅ ｆ ｉｅ ａｓ ｄ ｎ ｈｅ
０ 引 言
开关磁 阻 电 机 （ Ｒ ） 其 驱 动 系统 因结 构 简 Ｓ Ｍ 及
１ 基 于 ＡＮＦ Ｓ的 Ｓ Ｉ ＲＭ 转 矩 逆 模 型
１ １ Ｓ Ｍ 转矩 特性 ． Ｒ
开 关 磁 阻 电动 机 的 Ｓ ＲＭ 的 运 行 原 理 遵 循 “ 磁
单、 工作 可靠 、 率 高和 成 本 低等 优 点 ， 年来 在 电 效 近
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
ｄ ａ ａ ｋ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｉ ｅ ｓ ｎ ｌ ．Ａｔｌｓ ，ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｒ ｎ ｓ ｏ ｏ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓ ｒ ｗｂ ｃ ｓ ｗｅ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｏ ａ ｅ ｍｐ ｒ ｏ ａｌ ｙ ａ ｔ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｔｅ ｄ ｆｃ ｎ ｒ ｌｔｃ ｎ ｌ ｇ ｅ
ｏｆｍ ｉ ｍ ｉｉ ｏ ｑ ｉ ｅ ｗ ｅ ｅ ｆ ｒ ｃ ｔ ． ｎｉ ｚｎｇ ｔ ｒ ｕｅ ｒｐｐｌ ｒ ｏ ｅ ａｓｅｄ Ｋｅ ｒ ｓ： ｗ ｉｃ ｄ ｒ ｌ ｃ ａ ｃ ｏｔ ｒ；ｔ ｑｕ ｉ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ｓ ｔ ｈｅ ｅ ｕ ｔ ｎ ｅ ｍ ｏ ｏｒ ｅ ｒｐｐ ｅ；ｃ ｎｔ ｏ ｔａ ｅ ｅ ｏ ｒ ｌｓｒ ｔ ｇｉｓ