开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统研究

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1、分类号学号M201371175学校代码10487密级硕士学位论文开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统研究学位申请人：张杰学科专业：电气工程指导教师：王双红副教授答辩日期：2015年5月21日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchontheDirectInstantaneousTorqueControlofSwitchReluctanceMotorCand

2、idate:ZhangJieMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.WangShuanghongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaApril,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个

3、人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：

4、日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要开关磁阻电机（SwitchedReluctancemotor，简称SR电机）具有机械结构简单坚固、制造成本低、能够在较高温度和转速下运行的优异性能。但是，SR电机由于其固有的时变、非线性和强耦合特性，基于传统控制方法建立的驱动系统往往存在较大的转矩脉动，很难获得优异的性能，而这成为了限制SR电机在更多领域应用的重要因素。为了提高开关磁阻电机的运行性能，就必须对电机的转矩进行有效的控制。为了提高SR电机调速系统运行性能，实现转矩脉动最小化，本文对SR电机直接瞬

5、时转矩控制策略展开研究，主要进行了直接瞬时转矩控制方案的设计、建模和仿真，并在此基础上提出一种改进型功率电路以实现进一步减小转矩脉动。本文的具体内容如下：（1）介绍SR电机的基本结构和工作原理，推导了SR电机的数学模型，并利用线性模型分析了转矩脉动产生的原因、特点和影响。（2）针对转矩脉动问题，本文采用瞬时转矩作为直接控制对象，研究了开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制系统。以按课题要求所设计的开关磁阻电机参数为基础，利用Matlab仿真工具搭建了开关磁阻电机控制系统仿真模型，仿真结果实现了额定工作点下转矩脉动系数

6、小于15%的技术指标，验证了控制策略的有效性，研究发现当电机处于低速或高速等工况，转矩脉动系数大于15%，转矩脉动抑制效果不理想，需要采取进一步的措施。（3）本文从绕组直流母线电压对转矩影响角度出发，在传统不对称半桥电路前端级联一个DC/DC变换电路，辅以实时适式的母线电压调节，实现了低速和高速下转矩脉动进一步优化，达到了基速以下运行区间转矩脉动系数小于15%的技术指标。（4）基于以上控制方案，从硬件设计、软件设计和上位机设计三个角度给出开关磁阻电机驱动控制系统的实现过程。关键词：开关磁阻电机；直接瞬时转矩控

7、制；转矩脉动；控制策略I华中科技大学硕士学位论文AbstractSwitchedReluctanceMotor(SRM)hassimplestructure,lowmanufacturingcost,strongfault-tolerantability,hightemperatureresistanceandsuitableforhighspeedoperation.SRMwillbecomemoreandmoreimportantinthefieldofmotorspeedcontrol.However,

8、SRMisavariable,nonlinearandstrongcouplingsystem.Itisdifficulttoobtainexcellentperformancebyusingthetraditionalcontrolstrategy.Largetorquerippleisitsobviousissue.Theseproblemhaverestrictedtheapplication