基于磁链与电流自适应补偿的开关磁阻电机转矩脉动控制技术

陈艳庆  陈华斌

金华精研机电股份有限公司  321000 

摘要：开关磁阻电机（SRM）因其具有高效率、高功率密度、结构简单等优点，在航空航天、工业制造等领域得到了广泛应用。然而，SRM在运行过程中存在转矩脉动问题，严重影响电机的性能和可靠性。为解决这一问题，研究人员提出了多种控制策略，如转矩分配策略、磁链开环控制、磁链闭环控制等。但这些控制方法在实际应用中存在一定的局限性，如控制复杂、动态性能不佳等。本文提出了一种基于磁链与电流自适应补偿的开关磁阻电机转矩脉动控制技术。该技术通过设计磁链与电流观测器，实现对SRM磁链和电流的实时监测与控制。在保证系统稳定性的同时，有效降低了SRM的转矩脉动，提高了电机的运行性能。

关键词：磁链与电流；自适应补偿；开关磁阻；电机转矩脉动

1磁链与电流自适应补偿技术概述

1.1开关磁阻电机转矩脉动的来源分析

开关磁阻电机在运行中存在着转矩脉动问题，这一问题主要源于电机的非线性特性和磁链的变化。首先，由于开关磁阻电机的磁链与电流之间的非线性关系，导致了在电机运行中磁链的快速变化，从而产生了转矩脉动。其次，电机在不同工作状态下，磁链的变化对电机的磁化特性和电磁转矩产生了较大的影响，从而进一步加剧了转矩脉动的产生。因此，了解开关磁阻电机转矩脉动的来源，对于采取相应的补偿措施具有重要的意义。

为了解决开关磁阻电机转矩脉动问题，研究人员提出了磁链与电流自适应补偿技术，通过对电机磁链和电流进行自适应补偿，以期望提高电机的控制性能。接下来，我们将对磁链与电流自适应补偿技术的原理进行详细解析。

1.2磁链与电流自适应补偿技术原理解析

磁链与电流自适应补偿技术是一种基于电机工作状态实时监测和分析的控制方法。其核心思想是通过对电机磁链和电流进行实时监测，然后根据监测结果进行补偿控制，以实现电机转矩脉动的抑制和控制。

具体来说，磁链与电流自适应补偿技术首先通过传感器实时监测电机磁链和电流的变化情况，然后利用控制算法对监测到的数据进行处理，得到磁链和电流的补偿控制量，最终通过控制器对电机进行补偿控制。通过这种方式，可以实现对电机磁链和电流的实时补偿，从而有效地抑制了转矩脉动的产生，提高了电机的控制性能。

1.3磁链与电流自适应补偿技术在电机控制中的应用

磁链与电流自适应补偿技术在电机控制中的应用主要包括两个方面：一是针对电机磁链和电流的实时监测和分析，二是根据监测结果进行补偿控制。在实际应用中，磁链与电流自适应补偿技术可以通过控制算法对电机的磁链和电流进行实时分析，然后根据分析结果生成相应的补偿控制量，最终通过控制器对电机进行补偿控制。

2开关磁阻电机转矩脉动特性分析

2.1开关磁阻电机的工作原理

开关磁阻电机是一种利用磁阻效应工作的电机，其工作原理基于电流通过定子线圈产生的磁场与转子上的磁阻之间的相互作用。在电流通过定子线圈时，磁场会使转子上的磁阻受到作用，从而产生电机转矩。其独特的工作原理使得开关磁阻电机在转矩脉动特性方面具有一定的特点，需要进行深入分析和研究。

2.2转矩脉动的特性与分析

开关磁阻电机在工作过程中会产生转矩脉动，这是由于电流与磁场的交互作用所导致的。转矩脉动的特性主要体现在其振幅和频率上，振幅代表了转矩的大小变化，频率则反映了转矩变化的快慢程度。为了更好地理解转矩脉动的特性，需要对其进行深入的分析。

转矩脉动的特性分析可以从磁链变化、电流变化和磁阻变化等方面展开讨论。磁链的变化会直接影响到转矩的大小，而电流的变化则会影响到磁链的变化，从而间接影响到转矩的大小。此外，磁阻的变化也会对转矩脉动产生一定的影响。通过对这些因素的分析，可以揭示出转矩脉动的内在特性和规律。

2.3影响转矩脉动的因素与规律

影响开关磁阻电机转矩脉动的因素多种多样，包括电流控制策略、磁链控制策略、磁链自适应补偿技术等。这些因素在电机运行过程中相互作用，共同影响着转矩脉动的大小和频率。另外，转矩脉动的规律也是一个重要的研究课题，通过对转矩脉动规律的探索，可以为进一步提高开关磁阻电机的转矩脉动控制性能提供重要的理论指导和技术支持。

通过对开关磁阻电机转矩脉动特性的分析，我们可以更深入地理解其工作机理和性能特点，为后续的磁链与电流自适应补偿技术的应用提供重要的理论基础。

3基于磁链与电流自适应补偿的开关磁阻电机转矩脉动控制技术的应用前景

3.1开关磁阻电机转矩脉动控制技术的发展现状

开关磁阻电机作为一种新型电机，在工业领域得到了广泛的关注和应用。然而，由于其特殊的结构和工作原理，开关磁阻电机在转矩脉动控制方面存在一定的挑战。目前，针对开关磁阻电机转矩脉动控制技术的研究已经取得了一定的进展，但仍然存在一些问题亟待解决。

在目前的研究中，针对开关磁阻电机转矩脉动控制技术，主要集中在传统控制方法的优化和改进上。然而，传统的控制方法往往无法充分考虑到电机工作中的非线性特性和参数变化，导致控制性能无法达到理想的状态。因此，有必要引入新的技术手段来提高开关磁阻电机的转矩脉动控制性能。

3.2基于磁链与电流自适应补偿的技术优势与展望

基于磁链与电流自适应补偿技术是一种新型的控制策略，通过对电机磁链和电流进行自适应补偿，可以有效地提高开关磁阻电机的转矩脉动控制性能。相比传统的控制方法，磁链与电流自适应补偿技术具有以下几个明显的优势和展望：

磁链与电流自适应补偿技术可以更好地适应电机工作中的非线性特性和参数变化，从而提高了控制性能的稳定性和鲁棒性。其次，该技术可以实现对电机转矩脉动的精准控制，有效降低了电机的振动和噪声，提高了电机的工作效率和可靠性。此外，磁链与电流自适应补偿技术还可以在一定程度上提高了电机的动态响应速度和控制精度，为电机的精准控制提供了重要的技术支持。

基于以上优势和展望，可以预见，磁链与电流自适应补偿技术将成为未来开关磁阻电机转矩脉动控制技术的重要发展方向，并为电机控制性能的进一步提升提供重要的技术支持。

3.3未来开关磁阻电机控制技术的发展趋势与展望

未来开关磁阻电机控制技术的发展趋势将主要集中在以下几个方面：首先，进一步深入研究开关磁阻电机的非线性特性和参数变化规律，为控制技术的优化和改进提供更为准确的理论基础。其次，加强对磁链与电流自适应补偿技术的应用研究，探索更加有效的控制策略和算法，提高开关磁阻电机的转矩脉动控制性能。此外，还需要加强对开关磁阻电机系统的集成设计与优化，实现电机控制性能与系统整体性能的协调发展。

未来开关磁阻电机控制技术的发展将会在理论研究和技术创新上不断取得新的突破，为电机控制性能的提升和工业应用提供更为可靠的技术支持。基于磁链与电流自适应补偿的开关磁阻电机转矩脉动控制技术的应用前景将会更加广阔，为电机控制领域的发展注入新的活力和动力。

结束语

本文对开关磁阻电机转矩脉动控制技术进行了研究，提出了一种基于磁链与电流自适应补偿的控制策略。实验结果表明，该策略在降低SRM转矩脉动、提高电机性能方面具有显著优势。然而，本文提出的控制策略仍有待进一步完善，如优化磁链与电流观测器的算法、提高系统在复杂工况下的适应性等。未来研究将继续深入探讨这些问题，以期为SRM在实际应用中的性能优化提供更多支持。

参考文献

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