开关磁阻电机的新型齿极结构及自组织模糊控制

开关磁阻电机驱动系统（SRD）是一种新型交流驱动系统，以结构简单、坚固耐用、成本低廉、控制参数多、控制方法灵活、可得到各种所需的机械特性，而备受瞩目，应用日益广泛。并且SRD在宽广的调速范围内均具有较高的效率，这一点是其它调速系统所不可比拟的。但开关磁阻电机（SRM）的振动与噪声比较大，这影响了SRD在许多领域的应用。本文针对上述问题进行了研究，提出了一种新型齿极结构，可有效降低开关磁阻电机的振动与噪声。通过电磁场有限元计算可看出，在新型齿极结构下，导致开关磁阻电机振动与噪声的径向力大为减小，尤其是当转子极相对定子极位于关断位置时，径向力大幅度地减小，并改善了径向力沿定子圆周的分布，使其波动减小，从而减小了定子铁心的变形与振动，进而降低了开关磁阻电机的噪声。静态转矩因转子极开槽也略微减小，但对电机的效率影响不大。 开关磁阻电机因磁路的饱和导致参数的非线性，又因在不同控制方式下是变结构的。这使得开关磁阻电机的控制非常困难。经典的线性控制方法如PI、PID等方法用于开关磁阻电机的控制，效果不好。其它的控制方法如滑模变结构控制、状态空间控制方法等可取得较好的控制效果但大都比较复杂，实现起来比较困难。而智能控制方法如模糊控制本身为一种非线性控制方法，对于非线性、变结构、时变的被控对象均可取得较好的控制效果且不需知道被控对象的数学模型，这对于很难精确建模的开关磁阻电机来说尤其适用。同时，模糊控制实现比较容易。但对于变参数、变结构的开关磁阻电机来说固定参数的模糊控制在不同条件下其控制效果难以达到最优。为取得最优的控制效果，本文采用带修正因子的自组织模糊控制器，采用单纯形加速优化算法通过在线调整参数，达到了较好的控制效果。仿真结果证明了这一点。