分段式开关磁阻电机驱动控制技术研究.pdf

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

摘要

开关磁阻电机由于简单的结构和较低的成本，目前得到越来越多应用。但

由于存在转矩脉动和运行噪声等问题限制其进一步应用。本文针对新型分段式

的开关磁阻电机驱动控制技术进行研究，该新型分段式结构开关磁阻电机采用

三相定子分段式的结构，每相绕组与相邻绕组错开120°电角度，该结构可实现

大范围线性电感变化，改善开关磁阻电机磁路容易饱和的缺陷，提高了电机的

运行性能。

论文围绕该新型分段式开关磁阻电机驱动控制技术展开：

首先，分析传统结构和分段式结构的开关磁阻电机工作原理，建立分段式

开关磁阻电机系统模型和准线性模型，给出相关机械方程和机电联系方程。根

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据开关磁阻电机非线性建模方法，采用有转子夹持法方式获得转子处于个角

位置时的磁链，再通过数学拟合的方法获得所有角度位置的磁链数据实现开关

磁阻电机的数学建模。

其次，对开关磁阻电机传统控制方法进行分析，包括电压斩波控制、电流

斩波控制、角度位置控制和直接瞬时转矩控制，在此基础上提出了一种在续流

换相阶段采用固定占空比续流的控制方式，以增加零电压续流的时间从而减小

电流在换相阶段的下跌。

再次，基于分段式开关磁阻电机的低精度位置采样，通过对离散的转子位

置角度进行Fourier谐波分析，建立了采用基波模型和谐波模型作为反馈的矢量

跟踪观测器，以实现角度的准确估计和转速的精确测量。

然后，完成22kW开关磁阻电机驱动控制系统设计，包括电流采样、位置

信号接口、不对称半桥驱动电路。完成驱动控制算法设计，包括主程序、主中

断程序、PI算法和矢量观测器算法程序。

最后，进行分段式开关磁阻电机驱动控制系统实验验证及分析，包括流控

制方案及续流补偿实验和转速电流双闭环控制实验，对矢量观测器算法、转矩

脉动和系统动态响应等方面进行验证。

关键词：开关磁阻电机；固定占空比续流；矢量观测器；数学建模

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

Abstract

Switchedreluctancemotor(SRM)hasbeenappliedmoreandmorebecauseof

itssimplestructureandlowcost.Buttorquerippleandrunningnoiselimitits

furtherapplication.Inthispaper,anewsegmentedswitchedreluctancemotordrive

controltechnologyisstudied.Thenewmulti-stagestructureswitchedreluctance

motoradoptsathree-phasestatorstructure,andeachphasewindingisseparated

fromtheadjacentwindingswith120degreesofelectricangle.Thisstructurecan

achievealargerangelinearinductancechangeandimprovethemagneticcircuitof

theswitchedreluctancemotor.Therunningperformanceofthemotoris

improved.Thepaperfocusesonthedrivingcontroltechnologyofthenewsegmented

sw