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根据新式操控战略的SRD功能优化问题

0 引言开关磁阻电动机调速系统(Switched ReluctanceDrives,简称SRD)以其结构简单、工作可靠、转矩惯量比大、效率高和成本较低等优点脱颖而出,被认为

0 导言

开关磁阻电动机调速体系(Switched ReluctanceDrives,简称SRD)以其结构简略、作业牢靠、转矩惯量比大、效率高和本钱较低一级长处锋芒毕露,被认为是未来有很强竞争力的一种变速驱动体系。可是由于电动机选用的是双凸极结构,高度饱满,故开关磁阻电动机调速体系自身是一个时变、非线性体系。磁阻转矩是定子电流和转子方位的非线性函数,传统的线性操控办法难以满意动态较快的开关磁阻电机(SRM)非线性、变参数要求,因而,与一般电机比较,开关磁阻电动机转矩脉动比较显着,由此引起电机噪声及转速动摇,这约束了它的使用[1]。近年来,许多专家学者在开关磁阻电机调速体系的功用优化方面下了不少功夫。开关磁阻电机调速体系要做到最优化应该在参数最优化、结构最优化、功用最优化等三方面下功夫。SRD功用的改进不能一味地依托优化SRM与功率改换器规划,还必须凭借先进操控战略的手法。从20世纪80年代SRM 面世至今,在SRM操控方面已涌现出很多先进的操控思维,并取得了有利的效果。本文结合SRM 的操控形式,总述比较SRM的各种新式操控办法,剖析和介绍了各操控战略的优缺点,展望了SRM操控战略的开展新趋势,并论述运用新式操控战略对开关磁阻电机调速体系功用的改进。

1 开关磁阻电机调速体系的组成

开关磁阻电机调速体系首要是由四部分组成:开关磁阻电机、功率改换器、操控体系及检测体系,如图1所示。SRM是完成机电能量转化的部件,也是此体系差异于其他电动机调速体系的首要标志。功率改换器担任供给能量,一般是由交流电经整流后得到的直流供电。操控器是此体系的中心,处理反应信号,核算转速,转子方位,然后输出相应操控信号来操控电机以完成需求的功用。检测体系一般包含电流检测和方位检测,为操控体系供给必需的信号。

来操控电机以完成需求的功用。检测体系一般包含电流检测和方位检测,为操控体系供给必需的信号。

2 SRM 的操控办法

由SRM的准线性模型剖析得到式(1)所示的均匀电磁转矩(Tav)的解析。

当给定电动机,电机的结构参数是必定的。若要改动电机转矩巨细,只要改动SRM 的操控参数:定子绕组电压Us 、注册角兹on与关断角兹off。SRM 操控参数多,操控体系规划的首要问题是完成参数最优化,结构最优化和功用最优化。依据改动操控参数的不同办法,SRM 有三种操控形式,即电流斩波操控(Current Chopping Control,简称CCC)、视点方位操控(Angular Position Control,简称APC)与电压操控(Voltage Control,简称VC)。其间,CCC一般使用于电机低速区,是为约束电流超越功率开关器材和电机答应的最大电流而采纳的办法;APC 是电压坚持不变,经过改动注册角和关断角调理电机转矩巨细,适于电机较高速区,可是关于每一个由转速与转矩确认的运转点,注册角与关断角有多种组合,每一种组合对应不同的功用,具体操作较杂乱,且很难得到满意的功用;VC是在固定的开关角条件下,经过调理绕组电压来操控电机转速,它分直流侧PWM 斩波调压、相开关斩波调压与无斩波调压,而无斩波调压是经过调理整流电压以呼应电机转速要求,在整个速度范围内只要一个运转形式,即单脉冲办法。

3 SRM 的几种新式操控战略

前期的操控战略首要以线性模型为根底,结合传统PI 和PID 操控,例如选用前馈转矩和电流操控、反应转速操控等。可是依据线性假定的SRM 操控体系难以获得抱负的输出特性,鲁棒性差,其动静态功用无法与直流传动相媲美,这严峻阻止了SRD的开展。SRM 是高速非线性体系,具有双凸极会集绕组的几许结构,为了输出最大转矩而常运转于饱满状况,磁阻转矩是绕组电流和转子方位的非线性函数。传统的线性操控办法难以满意动态较快的SRM非线性、变参数要求。近几年,为了改进体系的功用,国内外宣布了一些依据现代操控理论和智能操控技能树立SRD动态模型和体系规划的文献。

3.1 滑模变结构操控

依据变结构操控理论,在滑模变结构操控中,体系的闭环传递函数的特征方程以极高的频率切换,经过对体系实时方针差错及其各阶导数的检测、运算、判别,并以抱负开关的办法切换操控量的巨细和符号,使体系的结构产生改换,然后使体系的状况在预先规划的一个特别超平面的范畴内向平衡点滑动,到达并稳定在平衡点,如图2所示。

滑模变结构操控是对不定性非线性动力学体系进行操控的一种办法。体系中的操控器是由若干个参数或结构不同的子操控器组成的。该体系在作业过程中,预先为操控体系在状况空间中规划一个特别的超平面,利用不接连的操控规矩,使体系在必定的条件下沿规则的状况轨道做小幅、高频率的上下运动,迫使体系的状况沿着这个规则的超平面向平衡点滑动,最终渐进稳定于平衡点或平衡点的某个答应的邻域内,即滑动模态运动。滑模变结构操控对体系的参数改变和不确认性扰动有较强的鲁棒性,并具有降阶解耦、呼应速度快、动态功用好和易于完成的长处。滑模变结构体系的滑动模态具有彻底的自适应性,任一体系都有不确认的参数,要遭到外部环境的各种搅扰等,但经过结构滑模变结构操控的操控律可使得各种外界扰动对滑动模态不产生影响,完成彻底自适应,进步SRD的功用。

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