低转矩脉动低噪声开关磁阻电机驱动系统设计与实现

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1、学校代码10699分类号TM352密级学号2012201429题目低转矩脉动低噪声开关磁阻电机驱动系统设计与实现作者张蔓学科、专业电机与电器指导教师宋受俊申请学位日期2015年3月西北工业大学硕士学位论文（学位研究生）题目：低转矩脉动低噪声开关磁阻电机驱动系统设计与实现作者：张蔓学科专业：电机与电器指导教师：宋受俊2015年3月NorthwesternPolytechicalUniversityM.S.ThesisTitle:DesignandImplementationofSwitchedReluctanceDriveSystemwithLowTorqueRippleandLo

2、wNoiseAuthor:ManZhangSpecialty:ElectricmachineandElectricApplianceTutor:ShoujunSongSchoolofAutomationNorthwesternPolytechnicalUniversityXi’an,Shaanxi,P.R.ChinaMarch,2015摘要摘要由于结构简单，可靠性高，调速范围宽，适用于恶劣环境等优点，开关磁阻电机得到越来越多的关注，目前已广泛用于电动汽车、通用工业、家用电器以及纺织机械等各个领域。但是由于电机的双凸极结构以及磁场的高度非线性化，导致了严重的转矩脉动和噪声问题，制约

3、了开关磁阻电机的应用范围。本论文以减小开关磁阻电机转矩脉动和噪声问题为中心展开了理论研究与实验验证。由于径向力是引起开关磁阻电机噪声的主要原因，因此径向力的分析是噪声问题研究的基础。本文利用磁路等效法推导了开关磁阻电机的径向力的解析计算公式，求解了不同位置不同电流下的静态径向力曲线。利用基于能量法的有限元分析，计算了不同模态下开关磁阻电机的固有频率。同时，利用计算得到的径向力与电机的固有频率特性，引入机电类比法，推导了从径向力到振动加速度的传递函数，基于声学波动方程推导了声功率级计算方程。针对开关磁阻电机电磁特性的高度非线性导致难以建立精确模型的问题，本论文提出了一种基于遗传优化

4、小波神经网络的建模方法。利用实测的开关磁阻电机磁链与转矩特性数据在Matlab/Simulink中建立了仿真模型，进行了电机的动态性能仿真。针对开关磁阻电机转矩脉动问题，本文提出了一种基于转矩分配函数的转矩滞环控制方法，同时，基于该方法提出了一种兼顾转矩脉动抑制和噪声抑制的综合控制策略。搭建了基于DSPTMS320F28335+CPLD的开关磁阻电机驱动系统，对提出的抑制方法进行了实验验证，证明了方法的有效性。关键词：开关磁阻电机，转矩脉动，振动和噪声，神经网络，模态分析本论文研究得到国家自然科学基金（编号：51107100）资助。IAbstractAbstractDuetoth

5、esimplestructure,highreliability,widespeedrangeandsuitableforharshenvironments,switchedreluctancemachine(SRM)hasattractedmoreandmoreattention,andhasbeenwidelyusedinelectricvehicles,generalindustrial,householdappliances,textilemachineryandmanyotherfields.However,itsdoublysalientstructureandhig

6、hlynon-linearityofmagneticfieldleadtoserioustorquerippleandnoiseproblems,whichhaveconstrainedtheapplicationofSRMdeeply.Inthispaper,theoreticalresearchandexperimentalverificationwereadoptedtoreducethetorquerippleandnoiseproblemsofSRM.RadialforceisthemaincauseoftheSRMnoise,sotheanalysisofradial

7、forceisthebaseoftheresearchofnoise.Inthispaper,theanalyticalequationwasdeducedbasedonthemagneticequivalentcircuit(MEC),andobtainedthestaticradialforcecurve.ThenaturalfrequencywascalculatedwithFEMbasedonenergytheorem.Withtheradialforceandnatur