開(kāi)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(kāi)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(duì)開(kāi)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(dòng)和降低電機(jī)振dt動(dòng)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?chǎng)的有功功率為磁共能關(guān)鍵詞：開(kāi)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(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)分析，提出通過(guò)對(duì)SRM轉(zhuǎn)矩特性作為磁場(chǎng)能Wf儲(chǔ)存在磁

2、場(chǎng)中。我們假設(shè)在控制器的一個(gè)周期分析提出通過(guò)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(kāi)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(jiǎn)便地抑制SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。性很高，SRM的磁場(chǎng)儲(chǔ)能Wf在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)無(wú)損失。所以瞬時(shí)轉(zhuǎn)一、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理矩公式為：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種定子單邊激勵(lì)，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(kāi)關(guān)模式下工作，所有通常稱為“開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)”。其調(diào)速系SRM的每相電流通過(guò)

3、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)每相繞組的單極性驅(qū)動(dòng)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(cè)器。對(duì)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(kāi)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(kāi)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(cè)器，沒(méi)有線圈。定子的每個(gè)齒極都有一個(gè)集開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電壓空間矢量的選擇中線圈，兩個(gè)徑向相對(duì)的線圈串聯(lián)形成一對(duì)磁極，稱為“

4、一相”。通過(guò)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(guò)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?duì)稱半橋型數(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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電壓空間矢量。2.開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行原理對(duì)于三相開(kāi)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(chǎng)，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(kāi)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(jiǎn)化關(guān)表如表1所示。了功率變換電路。通過(guò)改變相繞組的通電順序來(lái)改變SRM轉(zhuǎn)向表1各電壓矢量對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)向；通過(guò)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制電壓空間矢量開(kāi)關(guān)狀態(tài)電壓空間矢量開(kāi)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(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)行控制，對(duì)轉(zhuǎn)矩直接控制后，輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)。調(diào)節(jié)繞組相電壓控制U201-1U50-11更為直接有效，對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲將會(huì)有很好的效果。U3-110U61-10開(kāi)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(gè)電壓矢量為分界，將一個(gè)恒定的幅值；圓周分為6個(gè)區(qū)，依次設(shè)定為N1到N6，且每個(gè)區(qū)為60°。電機(jī)(2)通過(guò)調(diào)整定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈的相角的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)應(yīng)的直接控制的目的。對(duì)于假設(shè)（1），開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控的功率開(kāi)關(guān)器件的狀態(tài)只能取上述6種。制也可以通過(guò)選取適當(dāng)?shù)碾妷合蛄縼?lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于假設(shè)（2），開(kāi)關(guān)電壓空間矢量對(duì)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩的作用磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制通過(guò)控制定子磁鏈的加、減速實(shí)現(xiàn)。對(duì)電機(jī)當(dāng)前磁鏈?zhǔn)噶吭黾右粋€(gè)電壓空間矢量，定子磁鏈將相開(kāi)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(shì)之和，即：量。綜上所述，通過(guò)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