中低速开关磁阻电机转矩优化策略研究

为解决开关磁阻电机因其双凸极结构和严重非线性电感特性所导致的在换相和单相导通时转矩脉动较大的问题,提出了以转速、转矩和电流为控制量的模糊滑模多重闭环控制策略。速度环采用模糊滑模控制,通过积分变换将转速差转化为给定转矩,通过比较电机瞬时转矩与给定转矩,控制开关管的导通关断,实现转矩闭环控制;在电机换相时对同时导通的两相绕组进行转矩分配,建立转矩、电流和转子位置角的解析式,由分配的转矩求得给定的绕组电流进行电流闭环控制,从而达到对电机换相和单相导通时转矩脉动的有效抑制。仿真试验结果表明:在电机中、低速运行时,该控制系统与PID控制下的直接瞬时转矩控制(DITC)系统相比控制效果更好;电机低速运行时转矩波动稳定在±0.3N·m以内,中速运行时转矩波动稍有增大,但仍维持在±0.8N·m以内,实现了对转矩脉动的有效抑制。     

基于SRM非线性电感模型相电流和电磁力的解析计算

在考虑开关磁阻电动机(SRM)的转子位置角和电流对电感曲线影响的基础上,提出一种开关磁阻电动机的非线性电感模型,根据此模型解析计算了电机的相电流、电磁转矩和径向力.计算结果表明,该电感模型在SRM设计阶段,在不降低SRM力能指标的前提下,可减小径向力,从而为抑制振动提供理论依据,对SRM转矩脉动、振动噪声抑制策略的研究具有一定的意义.     

基于电流斜率的开关磁阻电机转矩脉动研究

针对开关磁阻电机中低速运行时存在转矩脉动较大的问题,提出了一种固定开关频率的电流预测控制策略,以提高电流动态跟踪能力,实现电机恒转速控制.根据电磁关系估算当前控制周期内绕组施加正压、负压和零压时电流斜率,预测当前周期电压占空比,实现对绕组电流的精确控制.仿真与实验结果验证该电流预测控制策略的可行性,表明该方法具有较快的动态响应性能,在低速情况下能很好跟踪参考电流,较好地抑制了电机的转矩脉动和电磁噪声.     

开关磁阻电机运行噪声的研究

针对开关磁阻电动机运行的振动和噪声问题,在对开关磁阻电机非线性模型进行分析的基础上,将直接转矩控制方法应用到SRM的控制当中。仿真结果表明,该方法有效地抑制了SRM的转矩脉动,明显地降低了SRM的运行噪声。     

一种改进的DTC策略在SRM上的应用

为了减小开关磁阻电动机转矩脉动,在传统直接转矩控制(DTC)的基础上,对其策略进行了改进,提出了一种改进的DTC的控制策略。通过对开关磁阻电机(SRM)定子绕组电压、电流,以及转子转过的位置角的实时检测,进而得到电机在运行的实时转矩。在MATLAB中构建相关模型,并进行了仿真。仿真结果表明,改进的直接转矩控制方法,使电机获得更好的动静态性能,在很大程度上抑制了SRM的转矩脉动。在控制效果上明显优于常规控制方法,该研究对开关磁阻电机(SRM)调速控制系统的应用有着重要的意义。     

四相开关磁阻电机新型控制方案研究

开关磁阻电动机结构简单、运行稳定、制造成本低廉,具有广阔的应用前景.但是,因为它运行时转矩脉动大,抑制了它的发展.一般情况下,很难确定开关磁阻电机精确的数学模型,这导致对开关磁阻电机的分析变得很困难,快速平稳的调速就更加困难.基于以上原因,对开关磁阻电机运用直接转矩控制技术,使电机在有效抑制转矩脉动的同时,实现快速平稳的调速.     

开关磁阻电动机转矩算法研究

针对开关磁阻电动机在传统控制方式下转矩出现严重波动的问题,提出了控制开关磁阻电动机的直接转矩算法,通过查询开关表选取合适的电压矢量来控制磁链大小和方向,把转矩作为直接控制量。首先,从直接转矩算法理论出发,基于Matlab/Simulink平台分别设计了直接转矩控制和电流斩波控制下的系统仿真模型;其次,在开关磁阻电动机模型和电动机负载一致的情况下,将直接转矩算法仿真结果与电流斩波算法比较;最后,通过硬件实验平台验证直接转矩算法的可行性。该研究表明,直接转矩控制下转矩脉动可以得到良好的抑制,拓宽了开关磁阻电动机的应用领域。     

开关磁阻电机转矩分配策略的优化

转矩分配策略是近年来开关磁阻电机(SRM)转矩控制中比较流行的一种控制策略,旨在通过合理的分配电磁转矩,达到平稳换相、减小转矩脉动的目的.SRM的非线性特性使得固定形状的转矩分配函数(TSF)无法在整个转速范围内既能抑制脉动,也能保持高效率.文章提出了一种基于常规转矩分配策略的以转矩/安培比最大化为目标的优化方案,在允许的转矩误差范围内在线调整电机的开关角度,保证输出转矩的前提下降低绕组中通过的相电流.在Matlab/Simulink软件中分别建立了常规转矩分配方案和优化方案的直接瞬时转矩控制系统模型.比较分析仿真结果得出,优化后的转矩分配方案在保证合理分配电磁转矩的同时,提高了SRM的效率.     

一种抑制无刷直流电机转矩脉动的调制方法

针对无刷直流电机存在较严重的转矩脉动问题,提出在换相区采用三相绕组共同调制方法来减小换相转矩脉动;在导通区,采用滞环比较原理实现对电机转矩、磁链的跟踪控制,从而消除非换相转矩脉动。在电机转矩与输入能量之间建立联系,按照单周期控制思想,使系统能够准确控制输入能量,进而准确控制电机转矩。仿真和实验结果表明,相比于传统的控制方法,采用转矩脉动抑制方法,在换相区和导通区内的电流和电磁转矩波形都更平稳。并且当电机转速变化时,采用传统控制方法得到的电流和电磁转矩会产生波动;而采用脉动抑制方法时,电机转速变化对绕组电流的影响不大,电机能够相对稳定地输出电磁转矩,验证了文中理论分析的正确性和有效性。     

开关磁阻电动机直接转矩控制特性分析

为了减小开关磁阻电动机转矩脉动采用直接转矩控制方法来控制电动机运行;对开关磁阻电动机的工作原理、直接转矩控制方法转矩控制中磁链的分区依据做了介绍,在MATLAB中构建了相关模型.仿真结果证明直接转矩控制方法明显优于常规控制方法.     

逆变器供电的异步电动机的脉动转矩及其抑制

本文论述了逆变器供电的异步电动机的脉动转矩是由谐波旋转磁通和不同次数的转子谐发电流相互作闸而产生的。主要脉动转矩是由基波旋转磁通和谐波电流相互作用产生的。脉动转矩的出现造成转子转一圈电动机角速度的变化。在速度很低时,电动机的转动会发生一系列的跳动或步进,所以脉动转矩的存在使电动机的转速使用范围有了一个下限。脉动转矩可采用改善逆变器输出电流波形的方法来抑制。如脉宽调制法,增加定子相数,转差频率增加法等都可有效的抑制脉动转矩。     

直接转矩控制系统低速下转速特性的研究

针对直接转矩控制技术控制下的异步电动机在低速时存在较大转速脉动,提出了一种新的控制方案.该方案是基于直接转矩控制的原理,在异步电动机低速时,保证输出负载不变,减小定子电压矢量幅值,提高非零电压矢量的作用效果,可以降低转矩低频脉动,提高直接转矩控制系统低速下转速的控制特性.最后给出了控制机理及有效改善转速脉动的仿真图形.     

微型电动车用永磁无刷电机转矩脉动控制研究

针对微型电动车用永磁无刷电动机转矩脉动大、低速运行时噪声明显等主要问题，采用模糊控制和滑模控制相结合的方法，克服了未建模参数的影响，保证了滑模到达阶段的鲁棒性，同时抑制了转矩脉动．采用单周期内各功率管均衡调制的方式，不仅消除了反向电流，而且与其他调制方式相比，可使转矩脉动较小．针对永磁无刷电机在换相过程中，非导通相对转矩脉动的影响，提出了以瞬间提高开通相电流上升斜率的方式，来减小由非导通相造成的转矩脉动，使其电流恒定，低速运行转矩脉动降低了30％，有效地降低了微型电动车的起动噪声，不仅骑行舒适，而且具有较强的实用价值．     

基于预测电流控制的BLDCM转矩控制

为降低无刷直流电动机控制系统的转矩脉动,提出两种基于预测电流控制的电机转矩控制方法.首先根据梯形反电动势特性,通过扩展的派克变换,得到电机转矩与其中一个坐标轴上的电流分量成正比,使得转矩控制等效于电流控制;然后通过对无刷直流电动机数学模型的分析,实时预测电机在不同电压矢量作用时的下一控制周期的电流,通过选择使下一时刻电流与目标电流之间差的绝对值最小的电压矢量施加于电机上,实现了基于120°导通模式的预测电流控制及混合导通模式的预测电流控制.经过实例仿真表明,两种控制方法均能有效地实现对电流、转速控制,并且具有快速的转矩响应和较小转矩脉动.     

开关磁阻电动机微步控制系统的分析与设计

设计了一种基于微步控制策略的开关磁阻电动机控制系统。运用DSP控制器,通过控制开关磁阻电动机各相绕组电流来调节PWM(脉冲宽度调制)的占空比,使电动机步进角减小即每转步数增加,从而达到减小电动机转矩脉动的目的。实验结果与理论分析完全吻合,验证了该微步控制系统的合理性与有效性。     

一种新型零矢量的二三导通无刷直流电机直接转矩控制系统研究

为了解决无刷直流电机转矩脉动幅值大的问题,提出一种新型零矢量的二三导通无刷直流电机直接转矩控制方法。该方法利用二相、三相交替导通的驱动方式,使用直接转矩控制方法,形成12个扇区,并定义了一种新型零矢量,改进了空间电压矢量选择表,降低了转矩脉动幅值。MATLAB仿真结果表明:当电机空载且以额定转速2 000 r/min运行时,相比于传统零矢量,新型零矢量能使转矩脉动幅值降低约40.94%;当电机负载为4.3 N·m且以500 r/min低速运转时,相比于传统零矢量,新型零矢量能使转矩脉动幅值降低约47.40%;当电机负载为4.3 N·m且以额定转速2 000 r/min高速运行时,新型零矢量使转矩脉动幅值降低约32.32%。不论电机运行于空载还是负载,低速还是高速,新型零矢量均能起到降低转矩脉动幅值的作用。该方法有效降低了电机的运行噪声,使电机运转更加平稳。新型零矢量可以应用于无刷直流电机的各种导通方式,对无刷直流电机应用于高性能场合具有重要意义。     

开关磁阻电动机电流控制方式的研究

开关磁阻电动机（ＳＲＭ）的输出转矩与绕组电流波形有密切的关系，进行开关磁阻电机驱动系统（ＳＲＤ）的电机本体设计及功率变换器、控制器的设计，必须对绕组通电电流进行深入的研究。同时要使整个系统获得预定的转矩－转速特性，必须对电流进行合理的控制，本文在对开关磁阻电机驱动系统的运行特性进行分析的基础上，深入地研究了电机绕组电流控制方法，这无疑对ＳＲＤ系统的设计与控制有较大的意义。     

转矩分配策略在SRM中的应用及其优化

转矩脉动较大是开关磁阻电机(SRM)的主要缺点。为了减小转矩脉动,提高电机性能,将转矩分配策略应用到电机中。由于开关磁阻电机的非线性,在转矩分配策略中,传统PID控制器的效果受到了限制。考虑到神经网络对非线性系统的自学习和自适应能力,提出采用RBF神经网络PID控制器进行优化。仿真结果表明,转矩分配策略有效抑制了转矩脉动,优化后的转矩分配策略获得了更好的性能。     

开关磁阻电机滑模变结构控制器的设计

基于开关磁阻电机线性化模型,将开关磁阻电机调速系统分为转速、电流两个子系统进行滑模变结构控制。仿真结果证明：与常规控制策略相比,滑模变结构控制不仅改善了开关磁阻电机的动态性能,而且对开关磁阻电机固有的低速转矩脉动具有一定的抑制作用。     

基于转矩预测的永磁同步电动机直接转矩控制系统的研究

针对永磁同步电动机直接转矩控制系统低速时转矩脉动大的问题,基于直接转矩控制理论,分析了低速时转矩脉动大的原因,提出了转矩预测控制方法,并且借助MATLAB/Simulink工具,对基于转矩预测的永磁同步电动机直接转矩控制系统各环节进行了仿真建模,仿真结果表明,该方法能有效地减小转矩脉动,改善低速运行性能.