【摘 要】
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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)因其结构简单,启动转矩大,运行可靠且成本低等优点被应用到了诸多领域,在很多性能上已经能和造价昂贵的永磁电机相媲美,甚至在有些方面上的表现已经超过了永磁同步电机。但是SRM在运行时较大的振动噪声仍是限制其发展的重要原因。本文研究了对开关磁阻电机振动贡献最大的一部分——SRM定子的振动。本文利用径向电磁力解析式分析了SRM定子的
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开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）因其结构简单,启动转矩大,运行可靠且成本低等优点被应用到了诸多领域,在很多性能上已经能和造价昂贵的永磁电机相媲美,甚至在有些方面上的表现已经超过了永磁同步电机。但是SRM在运行时较大的振动噪声仍是限制其发展的重要原因。本文研究了对开关磁阻电机振动贡献最大的一部分——SRM定子的振动。本文利用径向电磁力解析式分析了SRM定子的振动特性,并对样机定子进行了三维有限元模态分析。本文构建了研究两步换相策略的Simulink控制系统仿真模型,对负压关断与负压斩波两种换相方式下的两步换相策略进行了仿真,指出了负压斩波两步换相策略在抑制SRM定子振动效果上的优势所在。负压斩波两步换相的拖尾电流严重时会在转子上产生制动转矩,影响电机出力。本文结合了负压斩波与负压关断两种方式的优点,提出了负压斩波的自适应关断策略,使绕组在负压斩波一段时间后,产生斩波关断信号,使绕组电流迅速下降,防止其拖尾到电感下降区产生负向转矩。与斩波关断信号对应的转子位置角称为斩波关断角θoffPWM,为了求取斩波关断角,利用线性电感模型推导出了在电感上升区时,含有约束条件的电流-位置关系（i-θ曲线）,并将其与负压斩波状态下的绕组电流-位置曲线画在同一i-θ坐标系下,交点横坐标即为θoffPWM。两步换相延时的准确是保证两步换相效果的前提,在PWM斩波控制下,通过定时器实现的延时会使两步换相延时时长产生误差。本文以两步换相绕组电压波形为目标,在两步换相阶段,通过使功率电路上下桥臂驱动信号达到一定的组合,精准地实现了绕组电压的续流时间,即两步换相延时时长。并讨论了在不同情况下,各个控制周期占空比的计算规则。本文搭建了硬件控制系统实验平台,以一台额定功率5.5kW,额定转速1500r/min的18/12极开关磁阻电机为控制对象。实验结果表明,提出的改进策略可以有效地解决负压斩波两步换相延时不准确的问题和拖尾电流问题。IGBT的开通时间小于关断时间,导致在精确延时策略中,功率电路换桥续流时,绕组两端出现尖峰电压。这一问题通过对即将关断的IGBT进行提前关断操作得到了解决。对样机在不同转速,空载与负载运行条件下,进行了噪声测试,证实了本文的振动抑制策略,可以有效降低SRM的振动噪声。
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