開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制.pdf

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1、技術(shù)管理開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制李江玲張晗李嘉郭淑娟黃天金(普光氣田采氣廠四川達(dá)州636156)摘要：針對開關(guān)磁阻電機(jī)的一般控制方法（電流斬波的控ω=dθ--電機(jī)角速度制、角度位置的控制和電壓的控制）抑制轉(zhuǎn)矩脈動和降低電機(jī)振dt動噪聲有缺陷，本文將探討直接轉(zhuǎn)矩控制方法。在某一時(shí)間dt內(nèi)，傳輸?shù)酱艌龅挠泄β蕿榇殴材荜P(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī)；直接轉(zhuǎn)矩控制；空間電壓矢量We=Pedt，其中引言一部分要輸出給負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)換成機(jī)械能Wm做功，另一部分本文通過對開關(guān)磁阻電機(jī)分析，提出通過對SRM轉(zhuǎn)矩特性作為磁場能Wf儲存在磁

2、場中。我們假設(shè)在控制器的一個周期分析提出通過磁鏈幅值和矢量速度有效控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法。內(nèi)，電機(jī)的繞組電流恒定不變。并且由于開關(guān)磁阻電機(jī)的磁飽和結(jié)果表明,這種控制策略可有效簡便地抑制SRM轉(zhuǎn)矩脈動。性很高，SRM的磁場儲能Wf在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)無損失。所以瞬時(shí)轉(zhuǎn)一、開關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理矩公式為：開關(guān)磁阻電機(jī)是一種定子單邊激勵，定、轉(zhuǎn)子兩邊均為凸極?ψ(θ,i)T≈i（3-5）結(jié)構(gòu)的磁阻電機(jī)。由于定子電流有變頻電源供電，電機(jī)必須在特?i定的開關(guān)模式下工作，所有通常稱為“開關(guān)磁阻電機(jī)”。其調(diào)速系SRM的每相電流通過

3、開關(guān)磁阻電機(jī)每相繞組的單極性驅(qū)動統(tǒng)由以下部分組成：控制器、功率變換器、雙凸極磁阻電機(jī)和轉(zhuǎn)子保證都為正值。位置檢測器。對于磁鏈模型，由SRM的數(shù)學(xué)模型及電壓的平衡方程可知，1.開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)磁鏈可以寫成關(guān)于繞組電壓和電流的函數(shù)，當(dāng)忽略相電阻R時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)結(jié)構(gòu)：SRM由定子、轉(zhuǎn)子構(gòu)成雙凸極鐵即心結(jié)構(gòu)，由普通硅鋼片或其它導(dǎo)磁材料疊壓成定、轉(zhuǎn)子的凸極。ψ=∫Ud（t3-6）轉(zhuǎn)子上裝有位置檢測器，沒有線圈。定子的每個齒極都有一個集開關(guān)磁阻電機(jī)電壓空間矢量的選擇中線圈，兩個徑向相對的線圈串聯(lián)形成一對磁極，稱為“

4、一相”。通過前文的分析可以發(fā)現(xiàn)，電機(jī)的定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩可通過電SRM有多種相數(shù)結(jié)構(gòu)，且定子的齒極數(shù)可搭配多種轉(zhuǎn)子的齒極機(jī)定子繞組相上的電壓空間矢量進(jìn)行控制?；诓粚ΨQ半橋型數(shù)。目前應(yīng)用較多的是四相8/6結(jié)構(gòu)及三相6/4結(jié)構(gòu)。功率變換器，下面重點(diǎn)分析三相開關(guān)磁阻電機(jī)電壓空間矢量。2.開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行原理對于三相開關(guān)磁阻電機(jī)，它的電壓矢量有33共27種。另外，給SRM當(dāng)繞組某一相通電，相繞組中也產(chǎn)生電流，定子產(chǎn)按照“兩步換相”法，也就是電壓只能按照+l?0?-1的次序進(jìn)行生磁場，且磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合。由于

5、電磁轉(zhuǎn)矩有切換，而不能直接在+l和-1間切換。按照以上規(guī)則，最終確定開磁阻的性質(zhì)，SRM的轉(zhuǎn)向僅取決于相繞組通電的順序，從而簡化關(guān)表如表1所示。了功率變換電路。通過改變相繞組的通電順序來改變SRM轉(zhuǎn)向表1各電壓矢量對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)向；通過控制相繞組通電電流的大小和通斷時(shí)Tab.1Thecorrespondingvoltagevectorswitchstate間，可以改變電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩。3.開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制電壓空間矢量開關(guān)狀態(tài)電壓空間矢量開關(guān)狀態(tài)控制和調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵是如何有效的控制和調(diào)節(jié)

6、電機(jī)U11O-1U4-101的轉(zhuǎn)矩。本文采用直接轉(zhuǎn)矩控制方法對開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行控制，對轉(zhuǎn)矩直接控制后，輸出相應(yīng)的電壓信號。調(diào)節(jié)繞組相電壓控制U201-1U50-11更為直接有效，對轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲將會有很好的效果。U3-110U61-10開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的的理論基礎(chǔ)(1)為了最大化地利用定子磁鏈，電機(jī)的定子磁通向量要保持各電壓矢量依次相差60°，分別以6個電壓矢量為分界，將一個恒定的幅值；圓周分為6個區(qū)，依次設(shè)定為N1到N6，且每個區(qū)為60°。電機(jī)(2)通過調(diào)整定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈的相角的方法實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩在實(shí)

7、際運(yùn)行中，任意時(shí)刻的三相繞組在取得非零電壓時(shí)，相對應(yīng)的直接控制的目的。對于假設(shè)（1），開關(guān)磁阻電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控的功率開關(guān)器件的狀態(tài)只能取上述6種。制也可以通過選取適當(dāng)?shù)碾妷合蛄縼韺?shí)現(xiàn)。對于假設(shè)（2），開關(guān)電壓空間矢量對磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩的作用磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制通過控制定子磁鏈的加、減速實(shí)現(xiàn)。對電機(jī)當(dāng)前磁鏈?zhǔn)噶吭黾右粋€電壓空間矢量，定子磁鏈將相開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模型應(yīng)偏離轉(zhuǎn)子位置角θ，使電機(jī)轉(zhuǎn)矩相應(yīng)增加或減少。如果需要增(1)電壓方程：定子每相繞組兩端的電壓，等于定子電阻壓降加

8、轉(zhuǎn)矩，選取Uk+1和Uk+2如果需要減小轉(zhuǎn)矩，選擇Uk-1和Uk-2矢和因磁鏈變化而產(chǎn)生的磁阻電勢之和，即：量。綜上所述，通過合理控制加在電機(jī)上的電壓空間矢量，就可dψ(θ,i)?ψ(θ,i)di?i(θ,i)dθ以調(diào)節(jié)電機(jī)的定子磁鏈和輸出轉(zhuǎn)矩。u=Ri+dt=Ri+?tdt+?θdt（3-1）這樣，在定子磁鏈所屬的區(qū)間內(nèi)，根據(jù)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的變化情式中，u、R、i依次是電機(jī)定子相電壓、相