摘要
开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，SRM)因其具有结构简单、运行可靠、起动转矩大、调速范围宽、效率高以及可在恶劣环境中工作等众多突出优点，目前已在焦炭工业、农业、航空业和家电行业等各个领域中得到广泛应用，然而开关磁阻电机存在转矩脉动大的缺点。为此，本文从电机的控制入手，提出了一种基于立方型TSF的SRM直接转矩控制，从而达到减小转矩脉动的效果。 本文进行了如下几个方面的研究: 为抑制SRM的转矩脉动，本文提出SRM直接转矩控制，通过使用有限元法对SRM进行电磁特性分析，探究出SRM产生转矩脉动的原因，同时得到后续控制模型中所需要的非线性电磁数据，如磁链、电感和转矩等，并利用查表法建立了精确的SRM本体模型，基于MATLAB/Simulink软件搭建了SRM直接转矩控制系统仿真模型，进行不同工况下的仿真研究，结果表明:与电流斩波控制相比，在3000r/min、负载为1N·m时，转矩脉动由原来的166.71％降低至98.56％;当负载为1.5N·m时，转矩脉动由原来的150.63％降低至85.98％。直接转矩控制虽然可以减少SRM的转矩脉动，但存在换相区转矩脉动仍然很大的问题，且在运行时会产生负转矩。 针对SRM直接转矩控制存在的问题，本文对直接转矩控制进行改进，提出将直接转矩控制与立方型转矩分配函数结合的控制方法，并将原来的6扇区细分为12扇区，每个扇区相隔π/6，同时增加过渡电压矢量优化开关表，使磁链轨迹更接近于圆形，采用转矩、磁链双闭环的控制方式对SRM进行控制。并基于MATLAB/Simulink进行仿真试验，仿真结果表明:与直接转矩控制相比，在3000r/min、负载为1N·m时，转矩脉动由原来的98.56％降低至21.24％;当负载为1.5N·m时，转矩脉动由原来的85.98％降低至19.05％，大大降低了转矩脉动。 为验证理论的正确性，本文进行了平台控制系统硬件和软件的设计，并进行实验研究，实验结果表明:与电流斩波控制和直接转矩控制相比，当电机转速为3000r/min，负载分别为1N·m和1.5N·m时，对应的转矩脉动分别为26.84％和19.28％，验证了所提出控制方法的有效性。
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