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开关磁阻电机的直接转矩控制研究

李自强  
【摘要】:开关磁阻电机以其结构简单坚固、调速性能优越和调速范围广等优点受到广泛关注。但是由于其双凸极结构、工作在磁链饱和区以及相电流的非正弦性等特点,开关磁阻电机在运行时存在转矩脉动大、振动噪声大等许多缺点。这些缺点使得开关磁阻电机不适合应用在对转矩脉动要求严格的场合,极大地限制了开关磁阻电机的推广应用。此外,由于难以得到开关磁阻电机的精确数学模型,分析电机转矩脉动原因和设计减小转矩脉动方法都很困难。基于以上原因,本文通过在开关磁阻电机的控制过程中引入直接转矩控制技术,有效地减小了开关磁阻电机运行时的转矩脉动。 由于开关磁阻电机的结构和数学模型与交流感应电机有很大的不同,应用于交流感应电机的直接转矩控制方法不能够直接应用到开关磁阻电机中。本文首先介绍了交流感应电机的直接转矩控制理论,然后通过分析开关磁阻电机与交流感应电机的异同,得出适用于开关磁阻电机的直接转矩控制方法。通过分析使用基本电压矢量的直接转矩控制存在的问题,本文给出了一种优化的开关磁阻电机直接转矩控制方法。 为了验证优化后的直接转矩控制方法的正确性和有效性。本文首先在MATLAB/Simulink仿真环境中对开关磁阻电机的电流角度控制系统、使用基本电压矢量的直接转矩控制系统和使用优化电压矢量的直接转矩控制系统分别进行了仿真和对比。最后搭建了实验平台,并进行了直接转矩控制的实验测试。仿真结果和实验结果都证明了优化后的直接转矩控制对于减小转矩脉动有很好的效果。


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