吳紅星，趙哲，稽恒，寇寶泉 （哈爾濱工業大學   哈爾濱150001）

摘要：開關磁阻電動機較大的振動噪聲和轉矩波動問題制約了其應用。為此通過總結國內外開關磁阻電動機抑制轉矩波動控制技術相關文獻，分類綜述了降低開關磁阻電動機轉矩波動的控制策略，分析和介紹了各控制策略的優缺點。

關鍵詞：開關磁阻電動機；轉矩波動；控制策略；綜述

中圈分類號：TM352; TM301. 2    文獻標志碼：A    文章編號：1001-6848(2010)01-0078-08

 

 

 

0引  言

    開關磁阻電動機雖然具有一系列優點，但仍有一些問題有待研究，如轉矩波動、鐵耗、振動、噪聲等。與一般電機相比，開關磁阻電動機轉矩波動明顯較大，并由此引起電機噪聲及轉速波動，從而限制了在某些場合中的推廣應用。本文根據開關磁阻電動機控制特點，分析了開關磁阻電動機轉矩波動產生的原因，結合國內外相關文獻，綜述了抑制開關磁阻電動機轉矩波動的控制方法，針對每種控制方法，闡述了各白的優缺點。

1轉矩波動產生機理

    根據磁共能原理，轉子在任何位置一相繞組產生的磁阻轉矩公式如下：

式中，θ為轉子方位角；i為相電流；為磁共能。

    定義如圖1所示的磁化藍線下方的面積為：

在特定的情況下，開關磁阻電動機不受磁飽和影響，自感與相電流無關。由于磁鏈φ（θ，i）

 

可表示成φ（θ，i）=L（θ，i）所以產生的轉矩為：

 

    由上述可知，在每相繞組恒流情況下，電機轉子時刻受到變化的切向電磁力和徑向電磁力的作用。使SRM運轉的電磁轉矩由脈動的切向磁吸力產生。開關磁阻電動機轉矩波動較為復雜，受到許多因素的影響。主要有：電機本體的雙凸極結構，磁場分布嚴重非線性，結構參數非線性。為了維持開關磁阻電動機的連續運轉，須不斷切換功率變換器的主開關器件，提供同一方向的電磁力，開關電路供脈沖電流會產生步進磁場，形成波動的轉矩；用逆變電路作電動機的供電電源，電機的定子電壓除基波外，還有一系列諧波分量。在諧波影響下，電機也會產生波動轉矩，使轉速出現周期性的渡動。

    文獻[1]考慮到SRM為耦合非線性多變量系統。Marija Ilic-Spong等人首次將非線性控制的

微分幾何方法應用于SRD，對SRM實現了非線性狀態反饋線性化控制，很好地補償了SRM的非線

性特性，解耦了定子相電流在磁阻轉矩產生中的影響，在機器人的軌跡跟蹤中SRM作為直接傳動

執行元件取得了優良性能，系統結構如圖2所示。但是，系統的實現需要知道電機的所有參數，而

且需要全狀態（轉子位置、轉速、加速度、定子電流）可測。

    文獻[2]采用單相參考轉矩為梯形的轉矩分配函數，使換向期間的原導通相轉矩線性減小，新導通相轉矩線性增大，并應用非線性轉矩控制補償反電勢與電感的非線性特性，從而使原非線性系統線性化，改善了系統性能，減小了轉矩波動。文獻[1-2]都表明，基于線性控制律的反饋線性化控制器比PID控制器能提供更好的動、靜態性能，但是單純基于線性控制律的反饋線性化控制器不足以處理SRM模型中的不確定性，在實現時系統性能很難被保證。

    為了增強系統的魯棒性，文獻[3-4]鐘對SRM速度跟蹤應用，考慮到模型具有不確定性，基于Lyapunov第