基于無源控制的開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法研究.pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)（Switched Reluctance Drive System，SRD）具有堅固的電機(jī)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子無永磁體無繞組，調(diào)速范圍寬廣等優(yōu)點(diǎn)，在變速驅(qū)動領(lǐng)域內(nèi)被視為常規(guī)驅(qū)動器的可靠替代品?，F(xiàn)階段開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域主要有電動車輛驅(qū)動，牽引電機(jī)，飛機(jī)起動/發(fā)電系統(tǒng)，煤礦石油鉆井機(jī)械驅(qū)動，家用電器等。
　　開關(guān)磁阻電機(jī)（Switched Reluctance Motor，SRM）具有高度非線性且多變量耦合的電磁特性，如磁

2、鏈、電感、瞬時轉(zhuǎn)矩等都是與轉(zhuǎn)子位置角和相電流相關(guān)的非線性函數(shù)，并且存在轉(zhuǎn)矩脈動這一固有缺點(diǎn)。因此，盡管開關(guān)磁阻電機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，卻需要復(fù)雜的計算和控制算法。在本文中，提出了一種基于無源控制（Passivity-baesd Control，PBC）的開關(guān)磁阻電機(jī)控制方法，主要工作如下：
　　首先，基于開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的無源性，將電機(jī)模型分解為電氣無源系統(tǒng)和機(jī)械無源系統(tǒng)的負(fù)反饋互聯(lián)。在各種SRM非線性建模技術(shù)中選擇了一種非線性磁鏈模型

3、，并在此基礎(chǔ)上給出電氣子系統(tǒng)的歐拉-拉格朗日方程。接著，設(shè)計級聯(lián)的控制器結(jié)構(gòu)，外環(huán)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，內(nèi)環(huán)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制。在外環(huán)上采用單神經(jīng)元自適應(yīng)PID速度控制器，以生成參考轉(zhuǎn)矩指令，與常規(guī)PID控制器比較，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的速度控制。然后，內(nèi)環(huán)上基于電氣子系統(tǒng)的歐拉-拉格朗日方程，采用無源控制方法設(shè)計了一個非線性電流反饋控制器，用于產(chǎn)生功率變換器中開關(guān)管的觸發(fā)信號。最后，根據(jù)提出的控制方法在SIMULINK下仿真建模驗(yàn)證，結(jié)果表明該控制器能使

4、電機(jī)有效跟蹤給定的轉(zhuǎn)速指令，并能抑制轉(zhuǎn)矩脈動。
　　這一非線性控制器不同于以信號分析控制角度設(shè)計的控制器，而是以能量整形與控制角度設(shè)計得到的。該控制器解決了轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩跟蹤問題，控制過程遵循以下三步：第一，轉(zhuǎn)速控制器給出參考轉(zhuǎn)矩指令；第二，計算參考電流值以確保轉(zhuǎn)矩跟蹤；第三，基于無源控制的電壓PWM控制器實(shí)現(xiàn)電流跟蹤控制。其特點(diǎn)在于充分考慮到定子繞組的磁鏈飽和效應(yīng)，并且采用轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)以抑制轉(zhuǎn)矩脈動。設(shè)計過程中采用系統(tǒng)無源性及能量耗