开关磁阻电机直接转矩控制.pdf

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1、技术管理开关磁阻电机直接转矩控制李江玲张晗李嘉郭淑娟黄天金(普光气田采气厂四川达州636156)摘要：针对开关磁阻电机的一般控制方法（电流斩波的控ω=dθ--电机角速度制、角度位置的控制和电压的控制）抑制转矩脉动和降低电机振dt动噪声有缺陷，本文将探讨直接转矩控制方法。在某一时间dt内，传输到磁场的有功功率为磁共能关键词：开关磁阻电机；直接转矩控制；空间电压矢量We=Pedt，其中引言一部分要输出给负载转矩，转换成机械能Wm做功，另一部分本文通过对开关磁阻电机分析，提出通过对SRM转矩特性作为磁场能Wf储存在磁

2、场中。我们假设在控制器的一个周期分析提出通过磁链幅值和矢量速度有效控制电机转矩的方法。内，电机的绕组电流恒定不变。并且由于开关磁阻电机的磁饱和结果表明,这种控制策略可有效简便地抑制SRM转矩脉动。性很高，SRM的磁场储能Wf在转子转动时无损失。所以瞬时转一、开关磁阻电机的结构及运行原理矩公式为：开关磁阻电机是一种定子单边激励，定、转子两边均为凸极∂ψ(θ,i)T≈i（3-5）结构的磁阻电机。由于定子电流有变频电源供电，电机必须在特∂i定的开关模式下工作，所有通常称为“开关磁阻电机”。其调速系SRM的每相电流通过

3、开关磁阻电机每相绕组的单极性驱动统由以下部分组成：控制器、功率变换器、双凸极磁阻电机和转子保证都为正值。位置检测器。对于磁链模型，由SRM的数学模型及电压的平衡方程可知，1.开关磁阻电机结构磁链可以写成关于绕组电压和电流的函数，当忽略相电阻R时，开关磁阻电机的电机结构：SRM由定子、转子构成双凸极铁即心结构，由普通硅钢片或其它导磁材料叠压成定、转子的凸极。ψ=∫Ud（t3-6）转子上装有位置检测器，没有线圈。定子的每个齿极都有一个集开关磁阻电机电压空间矢量的选择中线圈，两个径向相对的线圈串联形成一对磁极，称为“

4、一相”。通过前文的分析可以发现，电机的定子磁链和转矩可通过电SRM有多种相数结构，且定子的齿极数可搭配多种转子的齿极机定子绕组相上的电压空间矢量进行控制。基于不对称半桥型数。目前应用较多的是四相8/6结构及三相6/4结构。功率变换器，下面重点分析三相开关磁阻电机电压空间矢量。2.开关磁阻电机运行原理对于三相开关磁阻电机，它的电压矢量有33共27种。另外，给SRM当绕组某一相通电，相绕组中也产生电流，定子产按照“两步换相”法，也就是电压只能按照+l↔0↔-1的次序进行生磁场，且磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合。由于

5、电磁转矩有切换，而不能直接在+l和-1间切换。按照以上规则，最终确定开磁阻的性质，SRM的转向仅取决于相绕组通电的顺序，从而简化关表如表1所示。了功率变换电路。通过改变相绕组的通电顺序来改变SRM转向表1各电压矢量对应的开关状态从而改变电机转向；通过控制相绕组通电电流的大小和通断时Tab.1Thecorrespondingvoltagevectorswitchstate间，可以改变电机的速度和转矩。3.开关磁阻电机直接转矩控制电压空间矢量开关状态电压空间矢量开关状态控制和调节电机转速的关键是如何有效的控制和调节

6、电机U11O-1U4-101的转矩。本文采用直接转矩控制方法对开关磁阻电机进行控制，对转矩直接控制后，输出相应的电压信号。调节绕组相电压控制U201-1U50-11更为直接有效，对转矩脉动和噪声将会有很好的效果。U3-110U61-10开关磁阻电机直接转矩控制的的理论基础(1)为了最大化地利用定子磁链，电机的定子磁通向量要保持各电压矢量依次相差60°，分别以6个电压矢量为分界，将一个恒定的幅值；圆周分为6个区，依次设定为N1到N6，且每个区为60°。电机(2)通过调整定子磁链与转子磁链的相角的方法实现对转矩在实

7、际运行中，任意时刻的三相绕组在取得非零电压时，相对应的直接控制的目的。对于假设（1），开关磁阻电机的直接转矩控的功率开关器件的状态只能取上述6种。制也可以通过选取适当的电压向量来实现。对于假设（2），开关电压空间矢量对磁阻电机转矩的作用磁阻电机转矩的控制通过控制定子磁链的加、减速实现。对电机当前磁链矢量增加一个电压空间矢量，定子磁链将相开关磁阻电机的数学模型应偏离转子位置角θ，使电机转矩相应增加或减少。如果需要增(1)电压方程：定子每相绕组两端的电压，等于定子电阻压降加

8、转矩，选取Uk+1和Uk+2如果需要减小转矩，选择Uk-1和Uk-2矢和因磁链变化而产生的磁阻电势之和，即：量。综上所述，通过合理控制加在电机上的电压空间矢量，就可dψ(θ,i)∂ψ(θ,i)di∂i(θ,i)dθ以调节电机的定子磁链和输出转矩。u=Ri+dt=Ri+∂tdt+∂θdt（3-1）这样，在定子磁链所属的区间内，根据转矩和磁链的变化情式中，u、R、i依次是电机定子相电压、相