论文部分内容阅读
近几十年来,为了减少排放和减弱全球变暖,电机驱动系统越来越多地应用于各种工业应用中,如电动汽车、电动飞机、风力涡轮机等。而开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)因制造简单、运行可靠、转子无永磁体、成本低等优势,目前已受到业界的广泛关注,并将成为未来的发展趋势。但同时SRM也由于其独特的双凸极结构导致其内部的电磁特性十分复杂,传统的交直流电机的控制方法会导致其存在较大转矩脉动,这成为制约SRM发展的原因。直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)在其诞生之初,因其结构简单,动态响应快等优点,被广泛的应用于各类电机调速系统中。但因双滞环控制需要借助较高的采样频率以实现其精确控制,同时这种控制策略忽略了 SRM复杂的转矩电磁特性,而造成较大的转矩脉动。本文围绕抑制其转矩脉动为出发点,将模型预测控制技术(Model Predictive Control,MPC)有效地结合到SRM的DTC策略中,提出直接转矩和预测磁链控制法(Direct Torque and Predictive Flux Control,DTPFC),实现优化控制。DTPFC以堵转实验所得原始磁链数据为基础,建立SRM的离散化非线性磁链特性模型,并保留传统DTC中的转矩滞环和电压矢量开关表,以简化所提算法并消除MPC算法中的权重因子。在一个采样周期内,转矩滞环从当前扇区的开关表中选择出三个候选的电压矢量分别进行磁链预测,并将其代入评价函数中进行进一步择优计算,选择下一个时刻能将磁链最小化的最优电压矢量进行控制。通过仿真分析,证明了 DTPC在转矩脉动抑制方面的正确性和可行性。为了进一步提高转矩脉动的抑制效果,在DTPFC算法基础上,将基本电压矢量范围从6个扩大到12个。同时,根据SRM电磁特性关系,对候选电压矢量的选取法则进行优化,仅将每周期候选的电压矢量增加到4个。将改进的控制策略与12电压矢量直接转矩控制,及优化并通角的直接瞬时转矩控制(Direct Instantaneous Torque Control,DITC)在不同运行条件下进行了仿真与实验的对比分析,并通过仿真与实验数据表明所提控制策略的可行性及实用性。