吴红星，赵哲，稽恒，寇宝泉 （哈尔滨工业大学   哈尔滨150001）

摘要：开关磁阻电动机较大的振动噪声和转矩波动问题制约了其应用。为此通过总结国内外开关磁阻电动机抑制转矩波动控制技术相关文献，分类综述了降低开关磁阻电动机转矩波动的控制策略，分析和介绍了各控制策略的优缺点。

关键词：开关磁阻电动机；转矩波动；控制策略；综述

中圈分类号：TM352; TM301. 2    文献标志码：A    文章编号：1001-6848(2010)01-0078-08

 

 

 

0引  言

    开关磁阻电动机虽然具有一系列优点，但仍有一些问题有待研究，如转矩波动、铁耗、振动、噪声等。与一般电机相比，开关磁阻电动机转矩波动明显较大，并由此引起电机噪声及转速波动，从而限制了在某些场合中的推广应用。本文根据开关磁阻电动机控制特点，分析了开关磁阻电动机转矩波动产生的原因，结合国内外相关文献，综述了抑制开关磁阻电动机转矩波动的控制方法，针对每种控制方法，阐述了各白的优缺点。

1转矩波动产生机理

    根据磁共能原理，转子在任何位置一相绕组产生的磁阻转矩公式如下：

式中，θ为转子方位角；i为相电流；为磁共能。

    定义如图1所示的磁化蓝线下方的面积为：

在特定的情况下，开关磁阻电动机不受磁饱和影响，自感与相电流无关。由于磁链φ（θ，i）

 

可表示成φ（θ，i）=L（θ，i）所以产生的转矩为：

 

    由上述可知，在每相绕组恒流情况下，电机转子时刻受到变化的切向电磁力和径向电磁力的作用。使SRM运转的电磁转矩由脉动的切向磁吸力产生。开关磁阻电动机转矩波动较为复杂，受到许多因素的影响。主要有：电机本体的双凸极结构，磁场分布严重非线性，结构参数非线性。为了维持开关磁阻电动机的连续运转，须不断切换功率变换器的主开关器件，提供同一方向的电磁力，开关电路供脉冲电流会产生步进磁场，形成波动的转矩；用逆变电路作电动机的供电电源，电机的定子电压除基波外，还有一系列谐波分量。在谐波影响下，电机也会产生波动转矩，使转速出现周期性的渡动。

    文献[1]考虑到SRM为耦合非线性多变量系统。Marija Ilic-Spong等人首次将非线性控制的

微分几何方法应用于SRD，对SRM实现了非线性状态反馈线性化控制，很好地补偿了SRM的非线

性特性，解耦了定子相电流在磁阻转矩产生中的影响，在机器人的轨迹跟踪中SRM作为直接传动

执行元件取得了优良性能，系统结构如图2所示。但是，系统的实现需要知道电机的所有参数，而

且需要全状态（转子位置、转速、加速度、定子电流）可测。

    文献[2]采用单相参考转矩为梯形的转矩分配函数，使换向期间的原导通相转矩线性减小，新导通相转矩线性增大，并应用非线性转矩控制补偿反电势与电感的非线性特性，从而使原非线性系统线性化，改善了系统性能，减小了转矩波动。文献[1-2]都表明，基于线性控制律的反馈线性化控制器比PID控制器能提供更好的动、静态性能，但是单纯基于线性控制律的反馈线性化控制器不足以处理SRM模型中的不确定性，在实现时系统性能很难被保证。

    为了增强系统的鲁棒性，文献[3-4]钟对SRM速度跟踪应用，考虑到模型具有不确定性，基于Lyapunov第