开关磁阻电机非线性模型优化控制研究.pdf

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1、第32卷第08期计算机仿真2015年08月文章编号：1006—9348(2015)08—0360—04开关磁阻电机非线性模型优化控制研究程蒙江川，陈长兴，耿道田，陈发强(空军工程大学理学院，陕西西安710051)摘要：开关磁阻电机具有严重的非线性，其模型精度提高比较困难。为了提高开关磁阻电机非线性模型的精度，在开关磁阻电机数学模型为基础的非线性模型上，运用BP神经网络拟合，对模型中开关磁阻电机的相电感曲线进行有效的优化。模型包括转速控制模块、逻辑与斩波控制模块、电压逆变模块和SRM本体模块。并分析了

2、开关磁阻电机的电感模型，在Mat—lab／Simulink环境下对开关磁阻电机控制系统进行仿真，并对比实验波形，达到了提高模型精度的目的，验证了非线性模型的有效性和合理性。模型对于进一步开展SRD控制策略的研究及SRD整体性能的优化设计有一定的参考价值。关键词：开关磁阻电机；神经网络；非线性模型中图分类号：TP391．9文献标识码：BOptimizingControlofNonlinearModelofSwitchReluctanceMotorCHENGMeng—jiang—chuan，CHENCh

3、ang—xing，GENGDao—tian，CHENQiang(AirForceEngineeringUniversityCollegeofScience，Xi’anShanxi710051，China)ABSTRACT：Duetotheintensenonlinearity。itisdi茁culttobuildanaccuratemodelofSwitchReluctanceMotor(SRM)．ThispaperUSeSBPNeuralNetworktooptimizeavailablycurv

4、eofinductanceofSRMbasedonnonlinearmodelwhichfollowsmathmodelofSRMtoincreaseprecisionofmodelofSRM．Themodelincludesspeedcontrolmodule，logicandcurrentcontrolmodule，voltagecontra—variantmoduleandSRMmodule．卟eanalysisandsimu-lationinMatlab／Simulinkverifythea

5、vailabilityandrationalityofinductancemodelofSRM，andtheaccuracyofmodelhasbeenachieved．1【]唧oRDS：Switchreluctancemotor：Neuralnetwork；Nonlinearmodel1引言开关磁阻电机驱动系统是综合了其电机本身和现代电力电子技术于一身的控制系统。它继承了交流变频调速系统和直流调速系统的优良特性，被视为电气发展史上的一个突破性发明。与传统的交流电动机不同，SRM采用双凸极铁心结构，

6、绕组电流的非正弦与铁心磁通密度的高饱和是SRM运行的二个特点。现代电力电子技术促进了开关磁阻电机的飞速发展，使得建立有效、快速、准确的开关磁阻电机仿真模型变的十分重要⋯。文献[2]提出的开关磁阻电机仿真模型建立了独立的功能模块再进行有机整合，具有有效性和合理性，但是其中的电感曲线是把非线性进行分段线性化来表示的，所以不是十分准确的描述其电感变化。文献[3]提出的开关磁阻电机仿真模型对SRM、功率变换器及其控制系基金项目：陕西省自然科学基础研究计划项目(2014JM8344)收稿日期：2014—10—

7、13修回日期：2014—1l—04．--——360．--——统进行了建模和仿真，此模型通用性强，修改方便，而仿真结果较好地反映了SRM的运行状况，但是电机的电感曲线拟合还是难免的存在一些误差。本文将在开关磁阻电机非线性建模的基础上，改进SRM的电感曲线拟合算法，用BP神经网络去对电感曲线进行较为准确的非线性拟合，从而更为准确的建立出开关磁阻电机的非线性仿真模型，并进行相应的仿真分析，较之前的仿真模型有所优化。2开关磁阻电机非线性模型原理虽然开关磁阻电机的双凸极机构和磁路电路的非线性会使得SRM的定子

8、绕组电流和磁通波形很不规则，但是开关磁阻电机运行的理论与任何电磁式机电装置运行理论本质上没有区别。所以依然可以用电路方程、机械方程和机电联系方程来描述SRM的动态过程心J。开关磁阻电机其中一相的电压平衡方程式K：尉。+掣(1)该式中，尺为相电阻，屯为第k相绕组电流，K为绕组端电压。其中却。(p，i；)是相绕组磁链，可表示为帆(一，以)=Lk(口，i。)·屯(2)按照力学定律可列出在电机电磁转矩扎和负载转矩瓦作用下的转子机械运动方程‘3]【41耻⋯⋯20n芦一￡。)si