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開關磁阻電機（Switched Reluctance Motor, SRM）的定子、轉(zhuǎn)子都是凸極結(jié)構，定子上有集中繞組，轉(zhuǎn)子上沒有繞組、永磁體，也沒有集電環(huán)和換向器等。SRM的結(jié)構特點使其具有可靠性高、成本低、效率高等優(yōu)點，而由其構成的調(diào)速系統(tǒng)兼有交直流調(diào)速系統(tǒng)的長處，近年來在電氣傳動領域獲得了廣泛的應用。尤其是隨著電動汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，SRM在這個領域有著良好的前景。

但是，同樣由于其雙凸極結(jié)構，SRM驅(qū)動系統(tǒng)本身就是一個嚴重非線性的系統(tǒng)，由此帶來的轉(zhuǎn)矩脈動、電機振動和噪聲等問題尤為明顯，這些缺陷特別是轉(zhuǎn)矩脈動大大限制了它在伺服控制等領域的廣泛應用。傳統(tǒng)的電機控制方法難以適用SRM的驅(qū)動系統(tǒng)，因此，抑制電機的轉(zhuǎn)矩脈動就成為當前SRM的一個研究熱點。

盡管由于磁路結(jié)構的復雜性導致SRM的轉(zhuǎn)矩脈動的研究有較大的難度，但通過各國學者多年的不懈努力，已經(jīng)取得了一定的進展，例如：基于轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)法的瞬時轉(zhuǎn)矩脈動最小化控制、SRM的定子振動模態(tài)和固有頻率的分析計算、SRM主動振動控制技術等均已有較大進展。

總體上，目前的研究方向主要有兩類：一類是電機本體的改進；另一類是電機控制策略的優(yōu)化。前者可以通過改善電機的結(jié)構，并優(yōu)化其參數(shù)設置來達到減小電機轉(zhuǎn)矩脈動的目的，但是該方法會在一定程度上影響電機的性能。因此，本文從改進電機的控制策略方面著手抑制SRM的轉(zhuǎn)矩脈動。

針對抑制SRM的轉(zhuǎn)矩脈動，各國學者提出了多種控制方法，例如：直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque Control, DTC）、轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)（Torque Sharing Function, TSF）控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制、PWM斬波調(diào)壓控制和電流斬波控制等。

這些控制方法都能在很大程度上抑制SRM的轉(zhuǎn)矩脈動，其中TSF法是目前應用較為廣泛的一類控制方法。常規(guī)的TSF法是使用預存的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器來控制每相的轉(zhuǎn)矩以使其合成的總轉(zhuǎn)矩為一恒定值，進而來抑制轉(zhuǎn)矩脈動。但是，在實際應用中，每相的實際轉(zhuǎn)矩往往會跟蹤不上給定的轉(zhuǎn)矩，從而帶來額外的轉(zhuǎn)矩脈動。

為了克服這些缺陷，本文設計了一種新的轉(zhuǎn)矩分配函數(shù)，并對這種方法進行仿真和實驗分析，仿真和實驗結(jié)果均表明本文的方法可以有效地抑制SRM的轉(zhuǎn)矩脈動。

圖9 控制系統(tǒng)實驗平臺

結(jié)論

為了解決SRM運行時，傳統(tǒng)的TSF控制方法轉(zhuǎn)矩脈動抑制效果不佳的情況，本文設計了基于轉(zhuǎn)矩反饋的改進型TSF控制方案。此方案與傳統(tǒng)的TSF法相比，更合理地分配了各相轉(zhuǎn)矩，能更好地抑制轉(zhuǎn)矩脈動。

本文以一臺四相8/6極的SRM為研究對象，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了仿真模型，并對其進行仿真分析。搭建了以TMS320F28335為核心的SRM調(diào)速系統(tǒng)的實驗平臺，對其進行了實驗驗證。實驗結(jié)果與仿真結(jié)果一致，均驗證了該方法對于抑制轉(zhuǎn)矩脈動具有一定的效果。