基于非线性建模开关磁阻电机dtc系统研究

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1、电气传动2014年第44卷第4期ELECTRICDRIVE2014Vol.44No.4基于非线性建模的开关磁阻电机DTC系统研究王勉华,黄富烽(西安科技大学电气与控制工程学院,陕西西安710054)摘要:开关磁阻电机具有优异的调速控制性能,但其转矩脉动问题极大地限制了它的发展和推广。阐述了开关磁阻电机(SRM)直接转矩控制(DTC)策略和快速非线性建模方法的原理及实现方法,给出了多种非线性建模的仿真比较。并通过建立快速而准确的非线性模型,实现了对实时转矩的测量和反馈,从而省去了昂贵的转矩传感器,进而降低系统成本。仿真结果表明,在

2、考虑了非线性建模的因素后,直接转矩控制方法的转矩脉动抑制效果明显,进一步提高了系统的动、静态性能。关键词:开关磁阻电机;非线性建模;直接转矩控制中图分类号:TM352文献标识码:AResearchonDTCMethodforSwitchedReluctanceMotorwithNonlinearModelingWANGMian⁃hua,HUANGFu⁃feng(SchoolofElectricalandControlEngineering,Xi’anUniversityofScienceandTechnology,Xi’an71

3、0054,Shaanxi,China)Abstract:Switchedreluctancemotorhasexcellentspeedcontrolperformance,butitstorquerippleproblemgreatlylimitsitsdevelopmentandpromotion.Thestrategiesofdirecttorquecontrol(DTC)andnonlinearmodelingwhichisappliedtoswitchedreluctancemotor(SRM)waspresented

4、.Avarietyofnonlinearmodelingsimulationcomparisonwasgiven.Withtheestablishmentoffastandaccuratenonlinearmodel,itwasachievedthatthereal⁃timetorquemeasurementandfeedback.Thustheneedforexpensivetorquesensorwaseliminated,therebyreducingsystemcost.Thesimulationresultsverif

5、ythat,inconsideringthenonlinearmodelingfactorsonDTCstrategy,theeffectoftorqueripplerestrainingwasobvious.Thesystemdynamicandstaticperformancewasfurtherimproved.Keywords:switchedreluctancemotor(SRM);nonlinearmodeling;directtorquecontrol(DTC)高。而采用快速非线性建模方法,可以快速准确1引言地计算

6、出实时转矩,从而省去转矩传感器,进而开关磁阻电机(SRM)在调速与控制性能上降低成本,具有十分重要的现实意义。可与直流调速系统相媲美,不仅调速范围广,可本文选取目前较为成熟的直接转矩控制技控性强,且有交流调速系统的结构坚固,工作可术为基本控制方法,结合具有较高准确度的快速[1]靠等优点,是极具潜力的新一代交流调速电机。非线性建模方法,进行了相关仿真研究。仿真结然而,SRM的另一大特点是转矩脉动大。这是由果表明,转矩脉动的抑制效果确有明显提高,达于其磁路的饱和非线性及特殊的工作方式决定到了预期的目标。的。目前主流的抑制脉动方法,都

7、是从控制的角2SRM的数学模型度入手。而磁链模型是SRM性能计算的基础,以建立快速而准确的磁链模型为基础的SRM仿真SRM的数学模型可用以下几组方程表示:和控制,在理论上可以提高转矩脉动的抑制效U=ir+dΨ(1)dt果。此外,在实际电机控制时,实时转矩反馈通i′常采用昂贵的转矩传感器实现,使系统的成本较W=0Ψdi(2)基金项目:国家自然科学基金资助(51307137)作者简介:王勉华(1953-),男,教授,Email:xkwang_mh@163.com6王勉华,等:基于非线性建模的开关磁阻电机DTC系统研究电气传动201

8、4年第44卷第4期′

9、置,θ1为转子极前沿与定子极前沿重合位置,θhr为Te=¶W

10、

11、(3)¶θ

12、转子极前沿与定子极中心线的重合位置,θa为定i=constdω转子极对齐位置。在中间区域用线性函数,在不Te=J+Dω+TL(4)dt对齐位置和对齐位置附近用Frö

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