低转矩脉动开关磁阻电机控制方法

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1、硕士学位论文低转矩脉动开关磁阻电机控制方法LowTorqueRippleControlMethodforSwitchedReluctanceMotorDrives作者：李学锋导师：蒯松岩副教授中国矿业大学二〇一五年五月中图分类号TM352学校代码10290UDC621.3密级公开中国矿业大学硕士学位论文低转矩脉动开关磁阻电机控制方法LowTorqueRippleControlMethodforSwitchedReluctanceMotorDrives作者李学锋导师蒯松岩申请学位工学硕士培养单位信电学院学科专业电气工程研究方向开关磁阻电机控制答辩委员会主席

2、何凤有评阅人盲评二○一五年五月论文审阅认定书研究生李学锋在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢寒来暑往，暮去朝来，三年的研究生生涯稍纵即逝，在求学之路即将步入尾声之际，昔日的那些和导师、师兄、师弟们在实验室一起奋斗钻研的点点滴滴清晰的浮现在脑海中，那些平淡而充实的时光耐人寻味，这段时光将是我人生中无法忘怀的一段美好记忆。在此，我向尊敬的导师、曾经

3、帮助过我的同学以及给予我精神支柱的家人致以最真诚的谢意。感谢我的授艺恩师蒯松岩副教授，在研究生入学的时候是他接纳了我并让我做他的学生，为我的成长提供了一个广阔的空间，对于一名外校过来求学的学生来说，这点无疑是最让我感动的，蒯老师在学习和科研方面悉心地指导我们，他谦谦君子的处事风格，渊博的学识以及对学术一丝不苟的探索精神深深的感染着我，他时刻教导和鞭策着我们在学术问题上要严谨细致，勇于创新，学会站在不同的角度思考问题。蒯老师的谆谆教诲定会让我终身受用。感谢中国矿业大学和中矿传动有限公司，为我提供了完善的学习实践条件，让我在研究生期间不但学到了很多的专业知识

4、，也领略到了浓厚的企业文化。感谢谭国俊教授，在挑战杯比赛中，是你给予了我们精心的指导和关怀，在此表示衷心感谢和崇高敬意。感谢已经毕业的张旭隆师兄、冯重阳师兄、李大鹏师兄、王鹏飞师兄、黄玉龙师兄、王清师兄和成静红师姐，你们是我的第二导师，是你们亲自传授我科研方面的专业知识，让我迅速成长，在公司实习和做实验过程中遇到难以解决的问题时，你们总能为我指点迷津，给出解决问题的思路和方向。感谢开关磁阻电机组的小伙伴们，你们在我学习的过程中给予了很大的支持和帮助，感谢师弟师妹孙文兵、马金洋、李兴红，对我学习生活中的帮助；感谢同届的谢钊文、呼小亮、杨海群、徐欢庆、郑菲菲

5、、安琪等同窗共读的小伙伴们，是你们让我在三年学习生活中充满了欢声笑语。最后要特别感谢我的家人，感谢父母的养育之恩，感谢你们在生活和学习中对我的默默付出和无微不至的关怀！最后，谨向百忙中审阅我的论文和参加答辩的每一位老师表示由衷的感谢！摘要开关磁阻电机（SRM）结构简单坚固、启动电流小、容错运行能力强、控制手段灵活、性价比高，近些年受到了广泛关注，且已应用于矿山开采、石油开采、电动车驱动和家电等诸多工业领域。由于SRM的双凸极结构以及磁链的饱和非线性特性，使得电机运行时产生较大的转矩脉动和噪声，制约了开关磁阻电机在工业领域的进一步推广应用。如何有效的减小转

6、矩脉动已逐渐成为开关磁阻电机领域的研究热点之一。本文提出了一种转矩分配函数在线补偿修正的转矩脉动优化控制策略，旨在减小SRM运行时的转矩脉动。本文首先介绍了国内外在开关磁阻电机转矩脉动优化方面的研究现状，以及SRM的基本工作原理、数学方程，然后给出了磁链、转矩建模方法并对本文所用开关磁阻电机进行建模。之后，本文介绍了开关磁阻电机基本控制方式、运行特性以及四个传统转矩分配函数并给出了其评价准则。在给出的转矩分配函数评价准则基础上，对比了四个传统转矩分配函数的转矩、电流、磁链、磁链变化率波形以及损耗水平。接着对开通角、重叠角、期望转矩对转矩分配函数的磁链变化

7、率和损耗的影响进行了离线分析。再次，开通角、重叠角、期望转矩对转矩分配函数的影响较大，且不同运行工况下具有不同的最佳开关角。然而离线对开关角进行寻优时难以直接确定转矩脉动，因此通常使用磁链变化率作为间接评价手段。本文利用差分进化算法的优秀寻优能力，将其应用到转矩分配函数开关角在线寻优过程中，直接将转矩脉动作为优化目标来确定最佳开关角。转矩分配函数的转矩脉动优化效果取决于其逼近当前运行工况下的理想转矩分配指令波形的程度，本文引入实时转矩反馈信号，构建了转矩分配函数在线补偿的控制方法，进一步逼近理想转矩分配指令波形，从而减小转矩脉动。通过搭建的MATLAB/

8、Simulink仿真平台对基于差分进化算法的转矩分配函数开关角在线寻优过程进行了