基于转矩矢量控制的开关磁阻电机控制系统

基于转矩矢量控制的开关磁阻电机控制系统

摘要 本文提出了一种基于瞬时电流控制的抑制开关磁阻电机转矩脉动的微步控制策略。设计了以TMS320LF2407为主控制器的开关磁阻电机控制系统。给出了系统的硬件电路和软件框图。采用最新的转矩矢量控制策略,有效地抑制了转矩脉动。仿真实验结果表明:本系统硬件简单、实用性好、具有良好的动态和静态特性。

关键词 SR电机;DSP控制器;电动汽车

0 引言

开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)是在磁阻电动机的基础上发展起来的一种高性能机电一体化电机,以其结构简单坚固、成本低廉、工作可靠、耐高温等优点,又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得良好的可控性,已经在许多领域得到了应用。

但是,开关磁阻电动机最主要的缺点就是转矩脉动,它不仅直接影响着驱动系统的输出特性,而且还将不可避免加重电动机本身的振动和增加电动机运行时的噪声。因此,开关磁阻电动机转矩脉动抑制的研究一直受到人们的重视。文献[1]将模糊推理与神经网络有机结合起来,利用它的模糊规则和自学习能力,得到优化的期望相电流,从而实现电动机的低转矩脉动控制。但是控制方案复杂,难以实现实时控制,且控制性能与模糊规则和样本的选取有重大关系。本文设计了基于微步控制策略的开关磁阻电动机驱动控制系统,控制系统简单,有效地减小了转矩脉动,具有很好的应用价值。

1 SR电机矢量控制策略

1.1 SR电机矩角特性

由SR 电动机运行原理可以知道,其转矩是由磁路选择最小磁阻结构的趋势而产生的。由于SR电动机磁路的非线性,通常SR 电动机的转矩根据磁共能来计算,即

式中,θ为转子位置角,i为绕组电流,k为电机相数。

在忽略开关磁阻电机磁路饱和及边缘效应,且假定电感与电流无关,则上式可简化为:

式中L 为SR 电动机相绕组的自感,其变化周期与转子的极对数成正比,利用傅立叶分解,且忽略高次谐波的影响,则L可表示为:

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