開關(guān)磁阻電機(Switched Relutance Motor,SRM)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、各相繞組之間相互獨立工作,具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小、工作適應(yīng)能力強、以及損耗小等優(yōu)點,近些年來受到了廣泛關(guān)注。但是由于其定轉(zhuǎn)子雙凸極結(jié)構(gòu)和脈沖式供電特性,使得開關(guān)磁阻電機在運行過程中會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動。此外在某些工業(yè)領(lǐng)域,在有效降低轉(zhuǎn)矩脈動的同時,對系統(tǒng)運行效率也有較高的需求。為減小轉(zhuǎn)矩脈動,同時提高系統(tǒng)的運行效率,本文對開關(guān)磁阻電機直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進行了研究與實現(xiàn)。首先對開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)及運行原理進行了分析,并對開關(guān)磁阻電機的數(shù)學(xué)模型及三種基本控制方式做出了介紹。在此基礎(chǔ)上,本文對開關(guān)磁阻電機的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法進行了研究,為提高系統(tǒng)運行效率,本文設(shè)計了基于轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)(Torque Sharing Function,TSF)的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法。隨后為進一步優(yōu)化系統(tǒng)效率,改進了傳統(tǒng)預(yù)設(shè)TSF的方法,采用非固定形狀TSF,設(shè)計基于非固定形狀TSF的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法。其次,采用實驗測量法對實驗所用三相12/8極開關(guān)磁阻電機進行了磁鏈特性檢測實驗,根據(jù)測量樣機得到的磁鏈、轉(zhuǎn)矩特性曲線數(shù)據(jù),對樣機進行了非線性建模。隨后,根據(jù)樣機實驗數(shù)據(jù),在Matlab/Simulink中搭建了直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真圖,并對多種直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制方法進行了仿真驗證和對比分析。最后,搭建了一臺1.5KW三相12/8極開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)實驗平臺,設(shè)計了系統(tǒng)的硬件部分包括控制電路、IGBT驅(qū)動電路、功率變換器電路、電流電壓檢測及保護電路和位置檢測電路等,并給出了軟件設(shè)計流程。隨后進行了相應(yīng)的實驗對控制系統(tǒng)進行了實現(xiàn)。對本文所給出的控制算法進行了對比驗證。驗證了改進的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制算法在較好地抑制轉(zhuǎn)矩脈動基礎(chǔ)上,犧牲少量轉(zhuǎn)矩脈動抑制效果,可以有效提高系統(tǒng)運行效率。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM352;TP273
文章目錄
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
1.2 SRM的發(fā)展概況
1.3 SRM的主要研究方向
1.4 本文主要研究工作
第2章 SRM工作原理及基本控制策略
2.1 SRM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行原理
2.1.1 電機結(jié)構(gòu)
2.1.2 SRM工作原理
2.2 SRM的數(shù)學(xué)建模
2.2.1 SRM的基本方程
2.2.2 理想狀態(tài)下的線性模型
2.2.3 實際狀態(tài)下的非線性模型
2.3 SRM的傳統(tǒng)控制方法
2.3.1 電流斬波控制法
2.3.2 電壓斬波控制法
2.3.3 角度位置控制法
2.4 本章小結(jié)
第3章 SRM直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)
3.1 SRM直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制
3.1.1 功率變換器及其開關(guān)狀態(tài)
3.1.2 轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器的設(shè)計
3.2 基于TSF的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制
3.2.1 基于預(yù)設(shè)TSF的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制
3.2.1.1 TSF單元
3.2.1.2 相轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制
3.2.2 基于非固定形狀TSF的直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制
3.3 本章小結(jié)
第4章 SRM直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)建模與仿真
4.1 磁鏈特性檢測及SRM建模
4.1.1 磁鏈特性檢測
4.1.2 SRM建模
4.2 SRM直接瞬時轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)仿真
4.2.1 功率變換器模塊
4.2.2 角度轉(zhuǎn)換模塊
4.2.3 DITC轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器模塊
4.2.5 相轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器模塊
4.3 仿真結(jié)果及分析
4.4 本章小結(jié)
第5章 SRM直接瞬時轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)實現(xiàn)
5.1 硬件電路設(shè)計
5.1.1 控制芯片及接口電路
5.1.2 IGBT驅(qū)動
5.1.3 功率變換器
5.1.4 電流電壓檢測及保護電路
5.1.5 位置檢測電路
5.2 軟件設(shè)計
5.2.1 軟件編譯環(huán)境
5.2.2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計
5.3 實驗平臺搭建及結(jié)果分析
5.4 本章小節(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
【參考文獻】
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