沈陽建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)ournalofshenyangarch，開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制方式劉劍田之2，王廣東3（1.沈陽建筑工程學(xué)院自動控制系，遼寧沈陽1100152.沈陽福璽監(jiān)理公司，遼寧沈陽110003；3.山東省建筑材料工業(yè)學(xué)校，山東煙臺264000）種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新型期望轉(zhuǎn)矩控制法，仿真結(jié)果表明新型控制方式減少了轉(zhuǎn)矩脈動，改善了開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行性能。

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（srd）是20世紀(jì)80年代中期興起的新型調(diào)速系統(tǒng)，以其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、控制方式靈活等優(yōu)勢，在很多領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，已成為普通調(diào)速系統(tǒng)的有力競爭者。

由于開關(guān)磁阻電動機(jī)低速運(yùn)行時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動較大，限制了其在低速要求較高場合的應(yīng)用。因此如何減少開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動是需要解決的重要研究課題。本文從控制角度出發(fā)，討論srd運(yùn)行特性及常規(guī)的控制方式，給出了一種改善srd性能的控制方式。

1開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制特性開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)（srd）是典型的機(jī)電一體化的裝置，為使開關(guān)磁阻電機(jī)旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速可調(diào)必須有一個控制裝置，按一定控制方式和時序讓電機(jī)繞組通以一定電流。

數(shù)，tl為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

可以看出控制電流i和通電角度0就能控制轉(zhuǎn)矩t和角速度w這就是驅(qū)動器的基本工作原理。

2開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速方式開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由開關(guān)磁阻電機(jī)、檢測電路、功率變換器、信號處理及控制單元四個部分組成，其控制參數(shù)主要有轉(zhuǎn)速、繞組電流、開通角和關(guān)斷角，只要適當(dāng)合理控制相繞組的通電位置角和各相的相電流就可以控制電磁轉(zhuǎn)矩和角速度。相電流作為控制系統(tǒng)的中間變量，直接關(guān)系到電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。常用的調(diào)速方式主要有三3. 2.1角度位置控制（apc）法當(dāng)sr電機(jī)在高于基速的速度范圍內(nèi)運(yùn)行時，因旋轉(zhuǎn)電動勢較大，且各相主開關(guān)器件導(dǎo)通時間較短，電流較小。通過控制觸發(fā)角9on和關(guān)斷角9off，來對電流脈動的大小和相對位置實(shí)行間接控制。對各相繞組進(jìn)行導(dǎo)通位置和導(dǎo)通期長短的控制可以獲得最大功率輸出特性。

是角度位置控制法示意圖。通常是固定關(guān)斷角，而僅改變開通角，來達(dá)到調(diào)節(jié)導(dǎo)通角9c 2.2電流斬波控制（ccc）法當(dāng)電機(jī)在起動或低速（一般系指在額定轉(zhuǎn)速的40%以下）運(yùn)行時，定子相繞組中反電勢較小，可能產(chǎn)生過大的沖擊相電流，為防止可能出現(xiàn)的過電流和較大電流尖峰，必須采取斬波方式加以基金項(xiàng)目：遼寧省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（972104）限制，即將檢測到的相電流與某一給定電流上限值比較，當(dāng)導(dǎo)通相繞組電流達(dá)到設(shè)定值時使開關(guān)關(guān)斷，相電流下降；當(dāng)電流降至電流設(shè)定的下限值時，再重新導(dǎo)通功率開關(guān)，使相繞組電流上升，這樣反復(fù)通斷功率開關(guān)，形成在給定電流值附近上下波動的斬波電流波形。如所示，斬波電流范期望轉(zhuǎn)矩及期望相電流鑒于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的非線性逼近能力和自學(xué)習(xí)能力，在非線性和不確定系統(tǒng)的控制方面具有巨大的潛力，在很多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

本文期望轉(zhuǎn)矩控制器利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)控制器結(jié)構(gòu)如所示，采用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，輸入變量為轉(zhuǎn)矩期望值tdem和轉(zhuǎn)子位置角9，輸出為相電流i. 3期望轉(zhuǎn)矩控制法bookmark5開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行時繞組相電流既不是恒定直流量，也不是交變的正弦量，其波形隨著電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的變化而變化，在電流斬波控制方式下，相電流波形是鋸齒波形，并隨著速度的降低，功率開關(guān)器件的開關(guān)頻率增大，轉(zhuǎn)矩脈動也變大，相應(yīng)的振動和噪聲也將加劇，輸出性能變差。而在角度位置控制方式下，電流波形是單脈沖波形。由于這兩種控制方式都只根據(jù)速度控制電機(jī)的開通角、關(guān)斷角及電流限流幅值，以達(dá)到控制相電流的目的，而沒有直接對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，同時考慮sr電機(jī)內(nèi)部磁場的非線性，傳統(tǒng)的控制方式很難精確控制每一相瞬時轉(zhuǎn)矩。本文從減少轉(zhuǎn)矩脈動的角度出發(fā)，對于每一相瞬時轉(zhuǎn)矩，利用期望轉(zhuǎn)矩法，按期望轉(zhuǎn)矩推算出期望相電流，控制相電流使每一相輸出的瞬時轉(zhuǎn)矩接近期望轉(zhuǎn)矩，從而獲得最小轉(zhuǎn)矩脈動。

由于sr電機(jī)是電感性負(fù)載，通電繞組中電流上升和下降不能突變，單相瞬時期望轉(zhuǎn)矩為梯形，經(jīng)絡(luò)制神網(wǎng)控器srd控制結(jié)構(gòu)框圖srd的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制采用三層前向bp網(wǎng)絡(luò)輸入層神經(jīng)元個數(shù)取4隱含層神經(jīng)元個數(shù)取5；輸出層神經(jīng)元個數(shù)1閾值初始狀態(tài)：/=一如果期望轉(zhuǎn)矩與被測轉(zhuǎn)矩值之間的偏差大于預(yù)設(shè)的閾值，則進(jìn)行粗調(diào)訓(xùn)練，其訓(xùn)練主要基于以下考慮：（1）相電流與轉(zhuǎn)矩成正比。即相電流增量將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩增量的提高；（2）在相角整個取值范圍內(nèi)，當(dāng)9取最大值，隨著相角偏離9而線性減小，在9和0=時取為0.時（3）當(dāng)t大于tdeim時，網(wǎng)絡(luò)的輸出將減小；為使收斂速度加快，采用帶慣性項(xiàng)的修正規(guī)4仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同開通角情況下進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真研究。

srd系統(tǒng)仿真參數(shù)為：三相6/4極開關(guān)磁阻電機(jī)；額定相電流為i=5a；定子電阻為r=3.4最大相電感為250mh，最小相電感為25.8mh；轉(zhuǎn)動慣量為=16x10一5kg、2.示出了在轉(zhuǎn)速為500r/min關(guān)斷角一定（22.5°）0寸，常規(guī)斬波控制的相電流和轉(zhuǎn)矩輸出曲線。為在相同條件下，期望轉(zhuǎn)矩控制法的相電流和轉(zhuǎn)矩輸出曲線。從仿真結(jié)果可以看出，常規(guī)斬波控制方式轉(zhuǎn)矩脈動較大，相電流調(diào)節(jié)時間較長，系統(tǒng)輸出性能較差。而新型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制能減少轉(zhuǎn)矩脈動，提高系統(tǒng)輸出效率，對干擾有較強(qiáng)的魯棒性。

本文利用matlab語言分別在不同轉(zhuǎn)速、王宏華。開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速控制技術(shù)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.王永驥，涂健。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.