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開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（Switched Reluctance Motor, SRM）的定子、轉(zhuǎn)子都是凸極結(jié)構(gòu)，定子上有集中繞組，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組、永磁體，也沒(méi)有集電環(huán)和換向器等。SRM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有可靠性高、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，而由其構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)兼有交直流調(diào)速系統(tǒng)的長(zhǎng)處，近年來(lái)在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。尤其是隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，SRM在這個(gè)領(lǐng)域有著良好的前景。

但是，同樣由于其雙凸極結(jié)構(gòu)，SRM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)本身就是一個(gè)嚴(yán)重非線(xiàn)性的系統(tǒng)，由此帶來(lái)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、電機(jī)振動(dòng)和噪聲等問(wèn)題尤為明顯，這些缺陷特別是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大大限制了它在伺服控制等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的電機(jī)控制方法難以適用SRM的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因此，抑制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)就成為當(dāng)前SRM的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

盡管由于磁路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致SRM的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的研究有較大的難度，但通過(guò)各國(guó)學(xué)者多年的不懈努力，已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，例如：基于轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)法的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化控制、SRM的定子振動(dòng)模態(tài)和固有頻率的分析計(jì)算、SRM主動(dòng)振動(dòng)控制技術(shù)等均已有較大進(jìn)展。

總體上，目前的研究方向主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是電機(jī)本體的改進(jìn)；另一類(lèi)是電機(jī)控制策略的優(yōu)化。前者可以通過(guò)改善電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并優(yōu)化其參數(shù)設(shè)置來(lái)達(dá)到減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的，但是該方法會(huì)在一定程度上影響電機(jī)的性能。因此，本文從改進(jìn)電機(jī)的控制策略方面著手抑制SRM的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

針對(duì)抑制SRM的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，各國(guó)學(xué)者提出了多種控制方法，例如：直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control, DTC）、轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)（Torque Sharing Function, TSF）控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、PWM斬波調(diào)壓控制和電流斬波控制等。

這些控制方法都能在很大程度上抑制SRM的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，其中TSF法是目前應(yīng)用較為廣泛的一類(lèi)控制方法。常規(guī)的TSF法是使用預(yù)存的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器來(lái)控制每相的轉(zhuǎn)矩以使其合成的總轉(zhuǎn)矩為一恒定值，進(jìn)而來(lái)抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，每相的實(shí)際轉(zhuǎn)矩往往會(huì)跟蹤不上給定的轉(zhuǎn)矩，從而帶來(lái)額外的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

為了克服這些缺陷，本文設(shè)計(jì)了一種新的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)，并對(duì)這種方法進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)分析，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明本文的方法可以有效地抑制SRM的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

圖9 控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

結(jié)論

為了解決SRM運(yùn)行時(shí)，傳統(tǒng)的TSF控制方法轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制效果不佳的情況，本文設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)矩反饋的改進(jìn)型TSF控制方案。此方案與傳統(tǒng)的TSF法相比，更合理地分配了各相轉(zhuǎn)矩，能更好地抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

本文以一臺(tái)四相8/6極的SRM為研究對(duì)象，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了仿真模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真分析。搭建了以TMS320F28335為核心的SRM調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果一致，均驗(yàn)證了該方法對(duì)于抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)具有一定的效果。