基于粒子群算法的SR電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)全局優(yōu)化研究.pdf

1、　　開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SR電機(jī))的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及其振動(dòng)、噪聲是SRD系統(tǒng)的顯著缺點(diǎn)，如何抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)歷來(lái)都是SRD研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn)問(wèn)題，目前關(guān)于控制優(yōu)化研究的較多，而關(guān)于電機(jī)本體優(yōu)化的研究相對(duì)較少，且已有的控制大多未考慮互感對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響。針對(duì)上述問(wèn)題，本文在綜合分析SR電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合粒子群算法快速收斂、全局尋優(yōu)的優(yōu)點(diǎn)，主要通過(guò)對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)、瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償控制策略的應(yīng)用三方面共同實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的全局優(yōu)

2、化。
　　首先通過(guò)推導(dǎo)SR電機(jī)輸出方程進(jìn)行了系統(tǒng)完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是針對(duì)應(yīng)用最廣泛的四相8/6極結(jié)構(gòu)，利用穩(wěn)態(tài)有限元法分析了計(jì)及互感耦合、飽和效應(yīng)，且考慮因單、雙相勵(lì)磁模式以及長(zhǎng)、短磁路連接方式差異對(duì)磁鏈特性、電感特性、矩角特性的影響。實(shí)測(cè)了一臺(tái)SR樣機(jī)的自感及互感特性，驗(yàn)證了有限元仿真的準(zhǔn)確性。建立了 SR電機(jī)場(chǎng)-路-運(yùn)動(dòng)耦合分析模型，分別利用時(shí)步有限元法和實(shí)驗(yàn)對(duì)SR電機(jī)從起動(dòng)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性進(jìn)行了詳細(xì)研究。
　　其次

3、從電機(jī)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度考慮，研究如何從源頭對(duì)其性能進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)有限元法分析電機(jī)磁極形狀對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響，得出與之相關(guān)的優(yōu)化變量和約束條件。利用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練獲取了目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并且通過(guò)自適應(yīng)粒子群算法求解非線性、多變量、多約束條件的SR電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，計(jì)算程序可推廣至任意相數(shù)、任意結(jié)構(gòu)的電機(jī)，為SR電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種通用算法。
　　同時(shí)從如何優(yōu)選電機(jī)控制參數(shù)及優(yōu)化功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，在推導(dǎo)計(jì)及

4、互感的SR電機(jī)兩相導(dǎo)通基本方程并采用Simulink非線性建模的基礎(chǔ)上，深入研究開(kāi)關(guān)角、斬波頻率對(duì)相電流及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響，為合理選擇控制參數(shù)提供了有力依據(jù)；基于電容補(bǔ)償原理，提出一種兩相勵(lì)磁功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的同時(shí)提高了系統(tǒng)功率因數(shù)及效率。
　　最后基于粒子群-廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法求解轉(zhuǎn)矩逆模型，實(shí)現(xiàn)了 SR 電機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制，且針對(duì)兩相勵(lì)磁模式，考慮到偶數(shù)相電機(jī)長(zhǎng)磁路連接互感較大的缺陷，特別加入互感轉(zhuǎn)矩