【摘 要】
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开关磁阻电机因其结构简单坚固、控制灵活,在矿车、航空、电动汽车、小型家电等领域有不同程度的应用。但相比于感应电机、永磁电机等同类型竞争产品而言,输出转矩脉动大是开关磁阻电动机较为突出的缺点,而换相交替是其转矩脉动产生的主要原因。为了拓展其运用范围,本文以12/8极开关磁阻电机为研究对象,结合直接转矩控制和模型预测控制方法对换相转矩脉动抑制进行研究。首先,提出了一种扇区实时优化控制的直接转矩控制方法
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51477074,51577087,5187707）
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开关磁阻电机因其结构简单坚固、控制灵活,在矿车、航空、电动汽车、小型家电等领域有不同程度的应用。但相比于感应电机、永磁电机等同类型竞争产品而言,输出转矩脉动大是开关磁阻电动机较为突出的缺点,而换相交替是其转矩脉动产生的主要原因。为了拓展其运用范围,本文以12/8极开关磁阻电机为研究对象,结合直接转矩控制和模型预测控制方法对换相转矩脉动抑制进行研究。首先,提出了一种扇区实时优化控制的直接转矩控制方法。该方法取消磁链控制,使得全部相电流用于产生转矩;同时根据电机运行状态实时调整扇区宽度,避免负转矩的产生;并重建电压矢量选择标准,减小电机换相过程中转矩的过冲或跌落。仿真和实验表明,优化方法有效降低了换相转矩脉动并且提升了转矩电流比。其次,提出了一种优化的模型预测换相转矩控制方法。该方法使用数学模型预测不同工况下前后两相转矩产生能力,并以此划分换相的步骤,分配合理的预测输入,其后使用代价函数遴选出最优的预测输入改变相开关状态。该方法有效减少预测输入量,降低计算量。仿真和实验均验证了所提方法具有良好的换相转矩脉动抑制性能。最后,搭建了LabVIEW上位机实时监控系统。该系统在已有软件架构基础上,利用串行通信,实现LabVIEW与开关磁阻电机微控制器的数据交换。在控制方法实验验证中,实时监控系统可以不借助示波器或者传感器等设备,实现电机运行状态的观测和调整。
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