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开关磁阻电机电流换相优化试验方案介绍

发布时间:2021-5-25 17:59:44      点击次数:392

  开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、转子无绕组、永磁体等优点。与其他电机相比,转动惯量小,可高速旋转,可靠性高,增加了开关磁阻电机的使用范围。然而,SRM具有扭矩脉动大、噪音大的缺点。准确控制需要准确的位置信号。适当的开关角随电流和转速而变化。本文研究了离线状态下的开关角。

  电流转换过程考虑两个控制目标。

  给定电流下的大输出扭矩;

  小扭矩脉动。开关角被视为相电流和转速的函数。计算得到的值存储在计算机系统中,形成二维表格。

  优化了SRD开关磁阻电机模拟模型的过程,进一步进行了实验验证。

  SRM模型。

  一般来说,假定转子尺寸是理想的,而忽略了涡流和相互感应。这个假设下,SRM开关磁阻电机的扭矩可以表示为每个相转矩的和,每个相转矩只与其相电流和转子位置有关。相转矩可以从磁链-电流-转子位置角特性曲线获得。这些曲线可以通过静态测量获得,并存储在二维表中。这种方法需要大量测量或计算。而且表很难建立。二维表在实时控制过程中效率也很低。为了避免上述困难,通过简化扭矩公式,磁链和扭矩可以变成两个一维函数。通过简化后的模型离线计算出开关角。

  优化过程。

  通过模型分析了SRM的两个控制目标。一个目标是使平均扭矩与参考电流之比较大;二个目标是扭矩的平方根与平均扭矩之比大。把这两个目标视为速度和电流值的函数。通过MATLAB完成模拟和优化程序,通过MATLAB工具箱中的OPTIMZATION解决优化问题。

  实验结果表明,小扭矩脉动目标控制得到了扭矩波动的小值,约为扭矩平均值的百分之五。以大扭矩为控制目标的扭矩大于百分之二十的平均扭矩值。固定开关角的扭矩变动在百分之5-15之间。

  高性能的SRM开关磁阻电机驱动器需要控制电流相变角度,并随转速和电流的变化而变化。相变角度的选择可以根据不同的控制目标进行不同的选择。本文研究了扭矩和电流比大和小扭矩脉动两个控制目标下的开关角度优化。一个优化目标适合高速,二个控制目标适合低速。优化过程可以离线完成,然后优化值存储在表中。实验结果表明,提到的控制方法取得了良好的效果。

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