开关磁阻电机直接转矩控制技术文献综述
开关磁阻电机调速系统具有结构简单、坚固、工作可靠、成本低、系统控制灵活、调速性能好、运行效率高、温升低等诸多优点，它综合了交流变频调速系统的坚固耐用、适用于恶劣环境和直流调速系统的可控性好等优良特性。20多年来，SRM的研究在国内外取得了很大的进展。但作为一种新型调速驱动系统，研究的历史还较短，其技术涉及到电机学、微电子、电力电子、控制理论等众多科学领域，加之其复杂的非线性特性，导致研究的困难性，在电机理论、性能分析和设计等方面都还不够成熟、完善，存在大量的工作要做，如铁芯损耗、转矩波动和噪声的理论研究，SRM磁场的二维有限元分析，电机优化设计及控制参数的优化等等。开关磁阻电机有角度位置控制（APC）、电流斩波控制（CCC）、电压斩波控制（CVC）和PWM控制等传统控制方式，但上述控制方式下系统转矩脉动较大，导致振动和噪声比其他调速系统严重，制约了它在某些场合中的应用。因此，本课题旨在研究直接转矩控制技术在开关磁阻电机系统调速的应用，以减少转矩波动。
开关磁阻电机调速系统（SRD）主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器、位置检测器和电流检测器组成。与反应式步进电动机相同，SRM系双凸极变磁阻电动机。文献[11]从实际应用的角度，介绍了开关磁阻电机的几种结构形式，针对新型开关磁阻电机进行讨论，总结开关磁阻电机在绕组结构形式上的拓扑结构，讨论各种绕组拓扑结构的优缺点。文献[12]全面阐述SRD建模、分析及其控制器、功率变换的设计理论，并力图体现SRD非线性建模与仿真、无位置传感器控制、转矩脉动及振动控制、智能控制算法应用等SRD控制技术的相关信息。文献[15]阐述了常用控制电机的工作原理、结构、运行特性、驱动控制及应用，包括开关磁阻电机等新型控制电机的内容。
开关磁阻电机基于可控变量的控制方式一共有三种，即角度位置控制方试（APC）、电流斩波控制方式（CCC）、电压斩波控制方式（CVC）。
文献[11]介绍了上述几种控制方式的原理，并给出了相关的物理原理，分析了各个方式的特性。文献[12]致力于对以上几种控制方式进行比较，分析其优缺点，介绍了不同控制方式的适用方向。
如今SRM的直接转矩控制（DTC）被应用到更多的方面，同时也迎来了更多的挑战。文献[1]具体研究了PWM控制方式在DTC中的应用，详细讲述了以数控PWM实现DTC的方法，并探讨了其对于传统SRD的优势。文献[2]提出了一种使用6-或12-开关直流变换器的具有连续多抽头绕组（CW）的环形绕组开关磁阻电机（TSRM），描述了TSRM的磁性设计和功率电子控制，并且就其性能与常规开关磁阻电机进行比较，通过静态和动态有限元模拟，以测试数据进行研究。文献[3]介绍了用于电动车辆（EV）的内置式永磁同步电动机（IPMSM），针对其设计了快速有限元分析，获得最佳的电流轨迹，还强调了包括噪声震动和声振粗糙度的额外比较。文献[5] 针对电动汽车的永磁同步电机直接转矩控制问题,研究了相关的电机运行过程。提出了一种适用于电动汽车的将直接转矩控制与传统发电制动相结合的方法。文献[4]则是介绍了专门为CS/G系统量身定做的高速开关磁阻电机，简要介绍了其拓扑结构和主要技术细节，并给出了优化方式以在不同模式下获得高性能。文献[6]主要论述了SRM的直接瞬时转矩控制（DITC），以SRM的非线性模型为基础，提出了使DITC更加效率的方法，并通过仿真和DSP驱动试验证明了其有效性。文献[7]基于SRM初始设计的收敛速度和全局精度，对遗传算法进行了改进，得到了关键尺寸和控制参数的全局最优解，对SRM设计及优化具有一定的参考价值。文献[8]分析了开关磁阻电机矩角特性的计算方法，计算出了开关磁阻电机的磁化曲线族，并分析了矩角特性曲线和电感变化率的关系，设计只做了一台矩角特性测试台，用以指导开关磁阻电机的优化设计。文献[9] 将开关磁阻电动机转矩控制系统分为三级控制子任务:换相策略、转矩控制器和电流控制器, 给出了一种基于神经网络转矩逆模型和滑模电流控制器的开关磁阻电动机高性能转矩控制方案。文献[10]提出了旋转参考系中开关磁阻电机的磁通削弱控制。通过dq控制的独特功能，所提出的方法在低速下提供平滑的转矩，并支持宽速运行。
文献[13]具体介绍了MATLAB/Simulink软件在控制系统仿真中的应用，针对仿真的方式和适用性做出了详细的介绍，文献[14]着重对数字控制系统的分析、设计和建模进行了较系统的比较，并着重讨论了数控系统的设计方案。接下来的仿真研究，将结合这些资料作为参考。
本文首先通过对开关磁阻电机的结构入手，了解开关磁阻电机的特点，分析其工作原理，掌握其运行特点和分析方法。然后将开关磁阻电机和直接转矩控制结合起来，与传统开关磁阻电机控制方式进行比较，分析其优缺点。最后利用MATLAB/Simulink软件对开关磁阻电机调速系统进行建模仿真，从而深层次的认识开关磁阻电机调速系统直接控制方式的特点。
参考文献
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