低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法

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1、碩士學(xué)位論文低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法LowTorqueRippleControlMethodforSwitchedReluctanceMotorDrives作者：李學(xué)鋒導(dǎo)師：蒯松巖副教授中國礦業(yè)大學(xué)二〇一五年五月中圖分類號(hào)TM352學(xué)校代碼10290UDC621.3密級(jí)公開中國礦業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法LowTorqueRippleControlMethodforSwitchedReluctanceMotorDrives作者李學(xué)鋒導(dǎo)師蒯松巖申請學(xué)位工學(xué)碩士培養(yǎng)單位信電學(xué)院學(xué)科專業(yè)電氣工程研究方向開關(guān)磁阻電機(jī)控制答辯委員會(huì)主席

2、何鳳有評閱人盲評二○一五年五月論文審閱認(rèn)定書研究生李學(xué)鋒在規(guī)定的學(xué)習(xí)年限內(nèi)，按照研究生培養(yǎng)方案的要求，完成了研究生課程的學(xué)習(xí)，成績合格；在我的指導(dǎo)下完成本學(xué)位論文，經(jīng)審閱，論文中的觀點(diǎn)、數(shù)據(jù)、表述和結(jié)構(gòu)為我所認(rèn)同，論文撰寫格式符合學(xué)校的相關(guān)規(guī)定，同意將本論文作為學(xué)位申請論文送專家評審。導(dǎo)師簽字：年月日致謝寒來暑往，暮去朝來，三年的研究生生涯稍縱即逝，在求學(xué)之路即將步入尾聲之際，昔日的那些和導(dǎo)師、師兄、師弟們在實(shí)驗(yàn)室一起奮斗鉆研的點(diǎn)點(diǎn)滴滴清晰的浮現(xiàn)在腦海中，那些平淡而充實(shí)的時(shí)光耐人尋味，這段時(shí)光將是我人生中無法忘懷的一段美好記憶。在此，我向尊敬的導(dǎo)師、曾經(jīng)

3、幫助過我的同學(xué)以及給予我精神支柱的家人致以最真誠的謝意。感謝我的授藝恩師蒯松巖副教授，在研究生入學(xué)的時(shí)候是他接納了我并讓我做他的學(xué)生，為我的成長提供了一個(gè)廣闊的空間，對于一名外校過來求學(xué)的學(xué)生來說，這點(diǎn)無疑是最讓我感動(dòng)的，蒯老師在學(xué)習(xí)和科研方面悉心地指導(dǎo)我們，他謙謙君子的處事風(fēng)格，淵博的學(xué)識(shí)以及對學(xué)術(shù)一絲不茍的探索精神深深的感染著我，他時(shí)刻教導(dǎo)和鞭策著我們在學(xué)術(shù)問題上要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，勇于創(chuàng)新，學(xué)會(huì)站在不同的角度思考問題。蒯老師的諄諄教誨定會(huì)讓我終身受用。感謝中國礦業(yè)大學(xué)和中礦傳動(dòng)有限公司，為我提供了完善的學(xué)習(xí)實(shí)踐條件，讓我在研究生期間不但學(xué)到了很多的專業(yè)知識(shí)

4、，也領(lǐng)略到了濃厚的企業(yè)文化。感謝譚國俊教授，在挑戰(zhàn)杯比賽中，是你給予了我們精心的指導(dǎo)和關(guān)懷，在此表示衷心感謝和崇高敬意。感謝已經(jīng)畢業(yè)的張旭隆師兄、馮重陽師兄、李大鵬師兄、王鵬飛師兄、黃玉龍師兄、王清師兄和成靜紅師姐，你們是我的第二導(dǎo)師，是你們親自傳授我科研方面的專業(yè)知識(shí)，讓我迅速成長，在公司實(shí)習(xí)和做實(shí)驗(yàn)過程中遇到難以解決的問題時(shí)，你們總能為我指點(diǎn)迷津，給出解決問題的思路和方向。感謝開關(guān)磁阻電機(jī)組的小伙伴們，你們在我學(xué)習(xí)的過程中給予了很大的支持和幫助，感謝師弟師妹孫文兵、馬金洋、李興紅，對我學(xué)習(xí)生活中的幫助；感謝同屆的謝釗文、呼小亮、楊海群、徐歡慶、鄭菲菲

5、、安琪等同窗共讀的小伙伴們，是你們讓我在三年學(xué)習(xí)生活中充滿了歡聲笑語。最后要特別感謝我的家人，感謝父母的養(yǎng)育之恩，感謝你們在生活和學(xué)習(xí)中對我的默默付出和無微不至的關(guān)懷！最后，謹(jǐn)向百忙中審閱我的論文和參加答辯的每一位老師表示由衷的感謝！摘要開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固、啟動(dòng)電流小、容錯(cuò)運(yùn)行能力強(qiáng)、控制手段靈活、性價(jià)比高，近些年受到了廣泛關(guān)注，且已應(yīng)用于礦山開采、石油開采、電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)和家電等諸多工業(yè)領(lǐng)域。由于SRM的雙凸極結(jié)構(gòu)以及磁鏈的飽和非線性特性，使得電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲，制約了開關(guān)磁阻電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。如何有效的減小轉(zhuǎn)

6、矩脈動(dòng)已逐漸成為開關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文提出了一種轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)在線補(bǔ)償修正的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)優(yōu)化控制策略，旨在減小SRM運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。本文首先介紹了國內(nèi)外在開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)優(yōu)化方面的研究現(xiàn)狀，以及SRM的基本工作原理、數(shù)學(xué)方程，然后給出了磁鏈、轉(zhuǎn)矩建模方法并對本文所用開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行建模。之后，本文介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)基本控制方式、運(yùn)行特性以及四個(gè)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)并給出了其評價(jià)準(zhǔn)則。在給出的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)評價(jià)準(zhǔn)則基礎(chǔ)上，對比了四個(gè)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的轉(zhuǎn)矩、電流、磁鏈、磁鏈變化率波形以及損耗水平。接著對開通角、重疊角、期望轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的磁鏈變化

7、率和損耗的影響進(jìn)行了離線分析。再次，開通角、重疊角、期望轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的影響較大，且不同運(yùn)行工況下具有不同的最佳開關(guān)角。然而離線對開關(guān)角進(jìn)行尋優(yōu)時(shí)難以直接確定轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，因此通常使用磁鏈變化率作為間接評價(jià)手段。本文利用差分進(jìn)化算法的優(yōu)秀尋優(yōu)能力，將其應(yīng)用到轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)開關(guān)角在線尋優(yōu)過程中，直接將轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)作為優(yōu)化目標(biāo)來確定最佳開關(guān)角。轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)優(yōu)化效果取決于其逼近當(dāng)前運(yùn)行工況下的理想轉(zhuǎn)矩分配指令波形的程度，本文引入實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩反饋信號(hào)，構(gòu)建了轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)在線補(bǔ)償?shù)目刂品椒?，進(jìn)一步逼近理想轉(zhuǎn)矩分配指令波形，從而減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。通過搭建的MATLAB/

8、Simulink仿真平臺(tái)對基于差分進(jìn)化算法的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)開關(guān)角在線尋優(yōu)過程進(jìn)行了