开关磁阻电机转矩脉动抑制关键技术研究

合集下载

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３０７）００２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，
ａｄｑｉｋｒｌａｎｎｐｅｄ．ＴｗｏＦＮＮｓｗｅｅｂｉ：ｔｅｆｒｔｏｅｅｔｍａｅｈｏｏｏｉｏｈｏｇａｕｅｎｕｃｅｅｒｉｇｓｅｒｕｌｈｓｎｓｉｔｄｔｅｒｔｒｐｓｔｎｔｒｕｈｍｅｓｒ— ｔｉｉｍｅｔｏｈｈｓｕｉｋｇｓａｄｐａｅｃｒｅｔ；ｔｅｏｄｏｅｅｔｍａｅｈｅｅｅｃｕｅｔｔｅｎｆｔｅｐａｅｆｘｌｎａｅｎｈｓｕｒｎｓｈｅｓｃｎｎｓｉｔｄｔｅｒｆｒｎｅｃｒｎｓｗｉｈａｄ — ｌ

基于DTC的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究

（ＤＴＣ）ｏｆＳＲＭｉｓｓｔｕｄｉｅｄ。Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｈｅｔｃｏｒｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆＤＴＣｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｈｅｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｒｆｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆ
第３０卷第３期
２０１３年６月
沈阳航空航天大学学报
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ＶＯＩ．３０Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２０１３
ｒｏｔｌｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｓｏｆＤＴＣｏｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｄａａｎｌｙａｚｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｈａｔｔＤＴＣＣｎａｉｎｈｉｂｉｔｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅｏｆＳＲＭｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｎｄａｅｎｓｕｒｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔａｂｉｌｉｉｅｔｓｏｒｆｓｐｅｅｄａｄ—
仿真分析，结果表明，ＤＴＣ的引入可以有效地抑制ＳＲＭ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

莫晓晖
（金陵科技学院信息技术学院，江苏南京２１１１６９）
摘要：总结了近年来开关磁阻电机（ＳＲＭ）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ＳＲＭ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ＳＲＭ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２９卷第３期２０１３年９月
金陵科技学院学报
Ｊ（ Ⅱ ｌＮＡＩ，ＯＦ皿．ＳＴｍ兀＇ＥＯＦＴＥａＬＯＧＹ
Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．３Ｓｏｐ．，２０１３
开关磁阻电机控制技术研究与发展综述
ｐｏｕｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅＳＲＭ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔｐｏｉｎｔｓｏｕｔｔｈｅｄｉ —
ＭＯＸｉａｏ— ｈｕｉ
（ＪｉｎｇｌｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１６９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｓｗｉｔｃｈｅｄｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｍｏｔｏｒ

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

ｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍ，ＳＯｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｔｏｒｑｕｅｉｐｒｐｌｅｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒ．Ａｎｅｗｔｏｒｑｕｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｔｏｒｑｕｅｉｐｐｔｌｅｏｆｕｎｒｎｉｎｇｍｏｔｏｒｗａｓｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄｂｙｔｈｅｔｏｒｑｕｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｃｏｍｍａｎｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗａｖｅｆｏｒｍｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｈｉｃｈｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｏｒｍｓｏｆｔｏｒｑｕｅｖａｌｕｅ．Ｔｈｅａｃｔｕａｌｔｏｒｑｕｅｗｉｌｌｔｒａｃｋｇｉｖｅｎｔｏｒｑｕｅｂｅｔｔｅｒ．Ｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｒｑｕｅｉｐｒｐｌｅｗａｓｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙｗｉｔｈｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｒｑｕｅａｌｌｏｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｅｆｆｅｃｔｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｗｅｌ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＲＭ；ｔｏｒｑｕｅｉｐｔｐｌｅ；ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ；ｔｏｒｑｕｅｌｌａｏｃａｔｉｏｎ

开关磁阻电机新型功率变换器的研究与设计

计了几种新型的功率变换器，加快了绕组的放电
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
ｃｒｅｔｗａｅｏｏｒｄｕｅｔｏｑｅｒｐｌｎｍｐｏｅｈｙｔｍ ’Ｓｏｔｕｏｒｕｎｖｆｒｔｅｅｈｅｔｒｕｉｐｅａｄｉｒｖｄｔｅｓｓｅｍｕｐｔｐｗｅ．
Ｋｅｏｄ：ｗｔｈｄｒｌｃｎｅｍｏｏ（Ｒ）ｏｅｏｖｒｅ；ｏｌｕｒｎ；ｈｐｉｇｂｏｔｙｗｒｓｓｉｅｅｕｔｃｔｒＳＭ；ｐｗｒｃｎｅｔｒｆｌｗｃｒｅｔｃｏｐｎｏｓｃａｏ
研究与设计ＥＣＭＡ
电札与控制应田２１３３０１８（），
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２１０）中江２０８
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
Ａｂｓｒｃｔａｔ：ＴｈｅｍａｎｃｒｕｉｏｏｉｉｃｔｆｃｍｍｏｕｂｉｗｉｃｉＲＭｏｒｃｎｅｔｒｗａｎｌｚ．ＴｈａｔｒｆｃｎｎｐｌｃｓｔｈｎｇＳｐｗｅｏｖｒｅｓａａｙｅｄｅｆｃｏｓｏｏ — ｔｎｅｏｉｈｕｒｎｔｇｓａａｙｅｉｕｄｆｗｎｔｅｃｒｅｔｓａｅｗａｎｌｚｄ，ａｄｔｅｇｈｏｏｔｎｄｏｉｔｈｙｔｄｉｅｔｆｅｔｈｕｔｌｎｈｅｌｎｔｆｃｎｉｕｅｆｗｎｏｔｅｓｓｅｍｒｃｌａｆｃｓｔｅｏ — ｌｙｐｏｑｕｎｏｑｅｒｐｌｓｄｃｉｅｕｔｔｒｅａｄｔｒｕｉｐｅｗａｅｓｒｂｄ．Ｉｒｅｏｉｒｖｙｓｅｓｅｄｗｈｎｈａｙａｄｈｉｈｓｅｄｐｒｏｍ— ｎｏｄｒｔｍｐｏｅｓｔｍｐｅｅｅｖｎｇ — ｐｅｅｆｒ

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（ＳｗｉｔｃｈｅｄＲｅｌｕｃｔａｎｃｅＭｏｔｏｒ，简称ＳＲＭ）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ＴＳＦ）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（ＳｗｉｔｃｈｅｄＲｅｌｕｃｔａｎｃｅＤｒｉｖｅ，简称ＳＲＤ）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ＳＲＭ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ＳＲＭ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ＳＲＭ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ＳＲＭ３．３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，ＳＲＭ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ＳＲＭ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

ｔｒｕ－ｎｌｈｒｃｅｉｔｃｏ／ｔｕｔｒｔｒＴｈｎａｃｒｉｇｔｈｏｑｅｄｓｒｂｔｎｆｎｔｎ．ａｈｐａｅｏｑｅａｇｅｃａａｔｒｓｉｆａ６４ｓｒｃｕｅｍｏｏ．ｅｃｏｄｎＯｔｅｔｒｕｉｔｉｕｉｕｃｉｅｃｈｓｏｏ
ＤＩＧｅＺＮＷｎ，ＨＯＵｉｕ，ｈｎｍｉＨｕ— ｎＹＵＺｅ — ｎｊ
（ ’ｎＪａｏｇＵｎｖｒｉＸｉｎ７０４，ｉａＸｉｉｏｔｎｉｅｓｔａｙ． ’ １０９Ｃｈｎ）ａ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｔｑｕｅｒｐｅｏｆｓｉｃｄｒｌｃａｅｍｏｏｒｉｒｃａｒｂｌｍｎｉｓａｏｒｉｐｌｗｔｈｅｅｕｔｎｃｔｓａｃｕｉｌｐｏｅｉｔｐｐｌｃｔｏｎｆｅｅｉａｉｉｌｄ．ＴｈｉｅｓｔｘｔｕｅｔａｐｔｖｕｚｎｅａｌｔｏｋＯｈｅｅｒｉｇｔｓａｉｔｒｅｎｖｒｅｏｌｏｆｌｎｂｅｏｔｓｓｈｅｄａｉｅｆｚｙ— ｕｒｎｅｗｒｓｔｔｌａｎｎｏｆｉｓｔｔｃｏｑｕｉｅｓｍｄｅｆｉｅａｓｄｎｈｅ
０引言
开关磁阻电机（Ｒ）其驱动系统因结构简ＳＭ及
１基于ＡＮＦＳ的ＳＩＲＭ转矩逆模型
１１ＳＭ转矩特性．Ｒ
开关磁阻电动机的ＳＲＭ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７０７）陕１０２
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
ＡｂｔａｔＴｈｔｄｆｍｉｉｚｎｏｑｅｒｐｌｓｏｅｏｈｓｏｕａｒｊｃｓｉＲＭｅｅｒｈａｅ．ｓｒｃ：ｅｓｕｙｏｎｍｉｉｇｔｒｕｉｐｅｉｎｆｔｅｍｏｔｐｐｌｒｐｏｅｔｎＳｒｓａｃｒａ
ｄａａｋｒｎｌｚｄａｄｃｍｐｒｄｉｅｓｎｌ．Ａｔｌｓ，ｔｅｄｖｌｐｎｒｎｓｏｏｔｏｅｈｏｏｉｓｒｗｂｃｓｗｅｅａａｙｅｎｏａｅｍｐｒｏａｌｙａｔｈｅｅｏｍｅｔｔｅｄｆｃｎｒｌｔｃｎｌｇｅ
ｏｆｍｉｍｉｉｏｑｉｅｗｅｅｆｒｃｔ．ｎｉｚｎｇｔｒｕｅｒｐｐｌｒｏｅａｓｅｄＫｅｒｓ：ｗｉｃｄｒｌｃａｃｏｔｒ；ｔｑｕｉｌｙｗｏｄｓｔｈｅｅｕｔｎｅｍｏｏｒｅｒｐｐｅ；ｃｎｔｏｔａｅｅｏｒｌｓｒｔｇｉｓ

SRM转矩脉动抑制的控制策略分析

２．中国科学技术大学信息科学技术学院，徽合肥２０２；安３０７３．舍肥工业大学电气与自动化工程学院，徽合肥２００）安３０９
摘要：关磁阻电机运行中转矩脉动比较明显，开由此引起的电机噪声及转矩波动制约了其在高性能控制
ａｄＴｃｎｌｇｆＣｉａ，ｎｅｈｏｏｙｏｈｎＨｅ２０２，ｈｉＣｉａ；．ＣｏｌｇｆＥｌｃｒｃｌｎ３０７Ａｎｕ，ｈｎ３ｌｅｅｏｅｔｉａｄａ
ＡｕｏｔｎｉｅｒｎｔｍａｉＥｇｎｅｉｇ，ＨｅｅｎｖｒｉｆＴｃｎｌｇ，ｆｉ３０９Ａｎｕ，ｈｎ）ｃｆｉｉｅｓｙｏｅｈｏｏｅＨｅｅ２００，ｈｉＣｉａＵｔ
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，控制的角度综述了开关磁阻电机转矩脉动抑制的若从
（．ＤｅａｔｎｆＥｌｃｒｎｃｎｅｔｉａｇｎｅｉｇ，ｆｅｉｅｓｔＨｅｉ２００，１ｐｒｍｅｔｏｅｔｏｉｓａｄＥｌｃｒｃｌＥｎｉｅｒｎＨＰｉＵｎｖｒｉｙ，ｆｅ３６１
Ａｎｕ，ｈｎ；．ＳｈｏｆＩｆｒｔｎＳｉｎｅｎｅｈｏｏｙ，ｎｖｒｉｆＳｉｃｈｉＣｉａ２ｃｏｌｎｏｍａｉｃｅｃｄＴｃｎｌｇＵｉｅｓｔｏｃｅｅｏｏａｙｎ

开关磁阻电机的直接转矩控制技术研究

黄卓冕，谭平，瞿遂春ｔ
（．１湖南工业大学，湖南株洲４２０；２华中科技大学，湖北武汉４０７１０８．３０４）
摘要：开关磁阻电机具有结构简单、调速范围宽、性价比高等优点，但其转矩脉动较大导致了振动和噪声比其他调速系统严重，制约了它在一些场合中的应用。本文将直接转矩控制技术应用到开关磁阻电机中，对
（．ｎｎｉｖｒｉｆｅｈｏｏｙＺｕｈｕＨｕａ１０８Ｃｉａ１ＨｕａＵｎｅｔｏｃｎｌｇ，ｈｚｏｎｎ４２０，ｈｎ；ｓｙＴ
２ＨｕｚｏｇｉｅｓｙｏｃｎｅｎｅｈｏｏｙＷｕａ３０４Ｃｉａ．ａｈｎｖｒｔｆｉｃｄｃｎｌｇ，ｈｎ０７，ｈｎ）ＵｎｉＳｅａＴ４
．
ｒｌｃａｃｒｖｙｔｍｏｃｎｔｏｈｏｑｅｏｈｏｏ．ｅｓｍｕａｉｅｕｔｒｖｈｔｔｅｔｃｏｏｇｅｌｉｅｕｔｎｅｄｉｅｓｓｅｔｏｒｌｔｅｔｒｕｆｔｅｍｔｒＴｈｉｌｔｏｎｒｓｌｓｐｏｅｔａｈｅｈｎｌｙｄｏｓｗｅｌｎ
ａｏｅｏｈｅｐｃａｒｐｒｙａｄｉｒａｅｒｕｉｐｅａｓｅｕｔｒｅｏｓｖｂａｉｎａｄｎｉｅｔａｔｅｐｅｎｄｓｍｔｒｓｅｉｌｏｐｅｔ，ｎｓｇｅｔｒｏｑｅｒｐｌｌｏｒｓｌｓｉｍｏｅｓｒｕｉｒｔｏｏｓｎｏｒｓｅｄｔｔｎｉｎｈｈｒｇｌｔｇ＇ｔｍｓｗｈｃｅｔｃｓｉｓａｌａｉｎｉｏｅｆｅｄＴｈｒｃｏｑｅｃｎｒｌｔｃｎｌｇｓｕｓｄｉｗｉｃｅｅｕａｉｓｅ，ｉｈｒｓｒｔｔｐｐｉｔｏｎｓｍｉｌｎｙｓｉｃｅｄｉｅｔｒｕｏｔｏｅｈｏｏｙｉｅｎｓｔｈｄｔ

开关磁阻电机三种控制策略研究

开关磁阻电机三种控制策略研究开关磁阻电机结构简单、调速便利，但是其双凸结构及电磁非线性特性严重制约它在工业领域的应用。

基于文章设计的TMS320LF28335的开关磁阻电机调速系统，在不同矩速区实现了电流斩波控制、电压斩波控制和角度位置控制三种控制模式。

并分类阐述了三种控制策略的优缺点，分析了其应用范围。

标签：开关磁阻电机；三种控制模式；开关磁阻电机调速系统1 概述开关磁阻电机因其结构简单坚固、成本低廉、控制参数多、效率高、适于高速与恶劣环境运行等优点越来越受到市场的喜爱，但是其电机本身其非线性与转矩脉动大特点限制SR电机在工业领域的广泛应用[1]。

文章中的开关磁阻电机调速系统是以德州仪器公司的TMS320LF28335为控制器，响应速度快、具有丰富的I/O口，能产生16路的PWM（脉宽调制），硬件结构简单。

性能优良。

SR电机可控参数多、控制灵活，在对SR电机建立线性模型后，在不同励磁方式，可分为三种不同的控制模式：电流斩波控制（CCC）、电压斩波控制（CVC）、角度位置控制（APC）[2]。

2 SRD系统结构与特点开关磁阻电机调速系统（简称SRD）由开关磁阻电机、功率电路、控制器以及位置、电流检测装置组成，如图1所示。

SR电机是开关磁阻电机调速系统中实现机电能量转换的部件。

功率电路把交流电变为电机可接受脉冲直流电，在SRD系统中，功率电路具有十分重要的作用。

控制器是SRD系统的大脑。

电流传感器、位置传感器提供的反馈信息都由控制器进行分析处理，并据此对电路中IGBT的关断作出判断，实现对SR电机的控制，电流检测：检测电机相绕组的电流大小，實现系统电流反馈信息。

位置检测：用绝对编码器检测定转子相对位置，为控制器作出换相操作及计算电机转速提供信号。

3 三种控制模式开关磁阻电机可控参数多，包括电机相电压UK、相电流iK、开通角θon和关断角角θoff等参数，根据不同的矩速区采取不同的控制方式，通常分为以下三种控制方式：电流斩波控制（Current Chopping Control，简称CCC）、电压斩波控制方式（Chopping V oltage Control 简称CVC）、角度位置控制（AngularPositionContro，简称APC），在不同的转速采用不同的控制方式，下边我们详细介绍我们系统如何实现这三种控制方法。

基于转矩矢量控制的开关磁阻电机转矩脉动控制

ＺＮＧＨｏｇ—ｔＯＪＡＨＥｎａ．ＩＮＧｒｎｐｎｉｇ－ｉｇ
【ｈｊｎｎｖｒｉ，ｈｊｎａｇｈｕ３０２，ｈｎ）ＺｅａｇＵｉｓｙＺｅａｇＨｎｚｏ１０７Ｃｉａｉｅｔｉ
摘要：转矩脉动是开关磁阻电动机较为突出的缺点。
维普资讯
臻群
分
豢鬻
基于转矩矢量控制的开关磁阻电机转矩脉动控制
郑洪涛，蒋静坪
（浙江大堂．浙江杭州３０２）１０７
ＣｏｔｏｆＴｒｕｐｌｆａＳｔｈｄＲｅｕｔｎｅＭｏｏｓｄｏｒｕｃｏｎｒｌｎｒｌｏｏｑｅＲｉｐｅｏｗｉｅｌｃａｃｃｔｒＢａｅｎＴｏｑｅＶｅｔｒＣｏｔｏ
ｉｐｌｔｐｅ
１引
言
开关磁阻（称Ｓ）简Ｒ电动机因具有结构简单、成本较
２开关磁阻电动机转矩矢量控制
２１开关磁阻电动机矩角特性
低、行可靠、制方式灵活和效率较高等优点．认为运控被是未来具有竞争力的一种变速驱动电机：但仍有些重要问题有待研究．转矩脉动动、声等。与一般电如振噪机相比．开关磁阻电动机转矩脉动比较明显，由此引起电机噪声及转速波动，制了它在诸如机器人关节等伺服限传动等场合的应用：开关磁阻电动机转矩脉动产生机理较为复杂，受到许多因素的影响．电机结构、如几何尺寸、绕组匝数、及控制参数等：因此，析开关磁阻电动转速分机转矩脉动并提出有效减小转矩脉动的方法具有十分重要的意义：在这方面各国学者做了大摄的研究，文献［］１通过调整开关磁阻电动机定、子极弧可以有效地减小转输出转矩的脉动，要以减小电机的输出转矩为代价。但文献［］出影响开关磁阻电动机输出转矩的主要因素２指

开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制研究

分。本系统采用三相不对称半桥型主电路。其结构如图２所示。每相有两只主开关器件和两只续流二极管
通过ＰＭ调制．Ｗ结合在换相区间的转矩矢量分配函数，瞬时转矩精确地跟随参考转矩。控制策略应用于一台样使
机控制系统．实验结果验证了控制策略的有效性。关键词：关磁阻电机；开直接瞬时转矩；矩估算；矩分配；量分解转转矢中图分类号：Ｍ３１：Ｍ３２Ｔ０．Ｔ５２文献标志码：Ａ文章编号：０５２０（０２０ — ０１（２９— ８５２１）２０２一）４
开关磁阻电机转矩估算
由于开关磁阻电机的电磁转矩是磁阻性质的，并且其磁路是非线性的，以开关磁阻电动机的电所磁转矩一般通过对其磁共能进行计算求得。单相绕
组产生的电磁转矩为
ｅ
Ｗ（，）９
（）１
第２期
２１０２年３月
电
源
学
报
Ｎｏ２．Ｍａ．０１ｒ２２
ＪｕｎａｆＰｏｒＳｕｐｙｏｒｌｏｗｅｐｌ
开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制研究
孙建忠，李默竹，斐然孙
（大连理工大学电气工程学院，宁大连，１０３辽１６２）
收稿日期：０１ｌ一８２１一ｌ２基金项目：家自然科学基金项目（０７０５：宁省自然科学基国５９７０）辽

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

Ｋｅｗｏｄ：ｗｉｈｄｒｌｃａｃｔｒＳｙｒｓｓｔｅｅｕｔｎｅｍｏｏ（ＲＭ）ｃ
ｃｎｒｌｓｒｔｇｍｉｉｚｏｑｅｒｐｌｏｔｏｔａｅｙｎｍｉｅｔｒｕｉｐｅ
１引言
开关磁阻电机（ＲＭ）然具有结构简单、Ｓ虽坚
ＬｅａＬｉＵｉＴｏｎＨｉ
ＡｂｔａｔＴｈｏｑｅｒｐｌｎｓｔｈｄｒｌｃａｃｔｒｒｅａｉｅｙｈｇｅｏａｅｏｓｎｓｉａ — ｓｒｃ：ｅｔｒｕｉｐｅｉｗｉｃｅｅｕｔｎｅｍｏｏｓａｅｒｌｔｌｉｈｒｃｍｐｒｄｔｉｕｏｄｌｍａｖｃｉｅｕｏｔｅｄｕｌａｉｎｔｕｔｒｆｔｅｍｏｏ．Ｔｈｇｅｉａｉｎｄｓｒｂｔｎｏｉｇｅｐａｅｏｅｈｈｎｓｄｅｔｈｏｂｙｓｌｔｓｒｃｕｅｏｈｔｒｅｅｍａｎｔｔｉｔｉｕｉｆｓｎｌｈｓｓｔｇｔ — ｚｏｏ
ｅｉｈｔ — ｃｒｃｅｉｔｃｏｆｔｅｍｏｔｒｄｅｍｉｈｅａｏｒｗｔｈｅ一ｈａａｔｒｓｉｈｏｅｔｒｎｅｔｍｕｎｔｏｏｒｅｒｐｐｅｄｉｇｏｐｒｔｏｆｔｑｕｉｌｕｒｎｅａｉｎ．Ｍｉｉｎ—
矩脉动的方法。
固、工作可靠以及效率高的优点，形成了与其他类型电机竞争的潜在优势，是它在变速应用的场但