开关磁阻电机调速系统建模与仿真分析

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1、开关磁阻电机调速系统建模与仿真分析李书杰，卜庆华,董??健,周彦涛(太原理工大学电气与动力工程学院，太原??030024)摘??耍:分析了开关磁阻电机的数学模型，在Matlab/Simulink环境下建立了相绕组数学模型、电流置换比较环节、功率变换电路模型，结合这几个模块在电流斩波控制阶段，做了低速重载仿真分析。仿真分析证明此方法的适用性，为SR电机调速系统的分析和设计提供了一种方法。关键词:开关磁阻电机;电流斩波;仿真分析屮图分类号:TM352;TP391??9????????文献标志码:A????????文章编号

2、:1001??6848(2010)10??0019??03TheModelingandSimulationofSwitchedReluctanceDriveBasedonMatlab/SimulinkLIShu??jie,BUQing??hua,DONGJian/ZHOUYan??tao(CollegeofElectricalandPauerEngineeringJaiyuanUniversityofTechnologyJaiyuan030024/China)Abstract:Themathematicalmodel

3、ofswitchedreluctancedrivewasanalyzed.Madethecoil!smode,lre??layandpowerconverterinMatlab/Simulinkenvironmen.tBytheseblocksmadethenonlinearmodleofSR??motor,madethelowspeedheavyloadsimulationunderchoppedcurrentcontro.lTheresultsdemonstratedtheeffectivenessoftheno

4、nlinearsimulationmode.lThemodelofferawayforSR??motrcontrolsystemanaly??sisandthedesign.KeyWords:SR??motor;CCC;Simulation性模型，由于SR电机的磁场磁路是非线性的，线性模型、准线性模型不能准确描述SR电机静、动态特性。为了更好的分析SR电机特性，本文采用非线性建模方法建立SR电机数学模型。忽略SR电机各相绕组互感,则各相可以独立建模分析。对于第k相绕组，电压方程为UK=RKik+d??k/dt[2]0

5、??引？?言开关磁阻电机(SR电机或SRM)结构简单、启动电流小、启动转矩大、成本低，与其他电机相比有明显优势构[2-3][1]。但SR电机定、转子均为双凸极结，在转动中存在着显著的边端效砬、局部饱和现象，导致SR电机磁路的高度非线性。由此而产生的低速转矩脉动、振动、噪音等问题就不难理解了。为了解决上述问题,许多论文试图从电子控制部分或改变SR电机结构着手。如:一相导通变两相导通、增加电机的极对数等，这些方法虽然部分地解决了上述问题，但无疑损害了电机某一方面的性能。因此应从控制部分和电机本体两方面着手解决。本文在Ma

6、tlab/Simulink环境下建立了开关磁阻电机调速系统(SRD)的数学模型，为分析和设计SR电机调速系统提供了一种方法。式屮,UK为k相绕组电压;Rk为第k相绕组电阻;ik为第k相绕组流过的电流;??k为第k相绕组的磁链。而??的函k为第k相绕组电流ik和转子位置角??数，即：????)k=??(ikz则？？？？？？Uk=Rkik+??dik??kk?+?kdtdt+Dw+TLdt(2)(3)转子的机械运动方程为：Te=J⑷⑸1??SR电机数学模型从SR电机数学模型的提出到现在,SR电机模型的建立可以分为:线性模

7、型、准线性模型、非线收稿日期:2009??11??20基金项目:??I一五国家科技支撑计划项目(2008BAF34B00)w=d??/dt式中,Te为电磁转矩;TL为负载转矩;j为转动惯量;D为电机系统粘性摩擦系数;w为电机角速度。#微电机2!n60(6)2010年第43卷第10期输入电流il从零开始上升，当超过参考电流i且偏差小于滞环比较器的上限iH时电流继续增大，如超出上限iH时开关管关断;当绕组电流il降到与i的偏差大于置换比较器的下限iL时主开关管导通，绕组电流il继续增大。如此反复上述过程，直到SR电机的转

8、速达到设定转速时切换控制。其中n为电机的转速。从一相考察SR电机的电磁转矩,根据磁链分析的虚位移原理，电机在任一运行点的转矩可表示为：Tk=i=constk=ik0kik=const⑺⑻??为第k相绕组磁共能，且??=??式(5)代入式(3)得dik=dtUk-Rkik-%??di??k#???k/ik(9)图2??电流滞环控制模型2??基于M