开关磁阻发电机控制技术研究现状

电气技术与自动化

曹玉保，等 开关磁阻发电机控制技术研究现状

开关磁阻发电机控制技术研究现状曹玉保，王宏华(河海大学能源与电气学院，江苏南京 2 1 1 1 0 0 )

摘

要：开关磁阻发电机是一种应用前景广阔的新型交流发电机，对开关磁阻发电机非线性特

性、开关磁阻发电机非线性建模方法、开关磁阻发电机非线性控制策略的研究进展及研究现状进行了综述。

关键词：开关磁阻发电机；非线性；控制策略中图分类号： T M 3 5 2 文献标志码： A 文章编号： 1 6 7 1— 5 2 7 6 ( 2 0 1 3 ) 0 1— 0 1 4 5 0 4

De v e l o p i ng Co nt r o l Te c h no l o g y f o r Swi t c h e d Re l u c t an c e Ge n e r a t o rC A0 Yu . b a o. W ANG Ho n g . h u a

( C o l l e g e o f E n e r g y a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g,H o h a i U n i v e r s i t y,N a n j i n g 2 1 1 1 0 0,C h i n a )Ab s t r a c t: Th i s p a p e r s u mma r i z e s t h e c h a r a c t e r o f s wi t c h e d r e l u c t a n c e g e n e r a t o r n o n l i n e a r, d e s c r i b e s s o me ma i n me t h o d s O f n o n l i n -ea r mo d el i n g o f s wi t c h ed r e l u c t a n c e g en e r a t or,r e v i ews p r es e n t si t u a t i o n a n d d e v el op men t p r os pe c t s f or c on t r ol l i n g s t r a t e g y ofs wi t c h e d r e l u c t a n ce ge n er a t o r .

Ke y wo r d s: s wi t c h e d r e l u c t a n c e g e n e r a t o r; n o n l i n e a r; c o n t r o l s t r a t e g y

应，所以电感是转子位置角的非线性函数。还有为了

得

0引言 - ]开关磁阻发电机是一种应用前景广阔的新型交流发

到较大的出力，开关磁阻发电机常常运行在磁场饱和区，所

以电感又是电流 i的非线性函数。因而难以得到磁阻转矩的精确值，从而工作在磁路饱和状态下的开关磁阻发电机是一种非线性严重的机电装置。

电机，其结构简单、成本低，功率密度高，发电机体积小，易于安装运输，耐高温性能好，十分适合风力发电等野外工作环境。 但开关磁阻发电机也存在许多有待解决的问题，转矩脉动和振动及噪声问题一直是研究的热点，也是控制策略所要研究的重点。磁路的严重非线性使得难以建立准确

2开关磁阻发电机非线性建模方法研究由于磁路的非线性，磁通的复杂分布及相间的非线性耦合等因素，开关磁阻发电机的电磁转矩的解析计算并非

的数学模型，难以对其静态、动态等性能进行精确的分析也是开关磁阻发电机的难点。本文对开关磁阻发电机非线性特性、开关磁阻发电机非线性建模方法、开关磁阻发

易事。如何在满足工程精度的条件下，以最简洁的近似方法计算出开关磁阻发电机的电磁反应转矩，是开关磁阻发电机理论研究的一项重要课题。开关磁阻发电机的线性模型不计磁路饱和的影响，假定相绕组的电感与电流的大

电机非线性控制策略的研究进展及研究现状进行了综述。

1 开关磁阻发电机非线性特性研究[ 6 - 7]磁阻发电机运行的两个特点。发电机的磁路饱和、涡流、 磁滞效应产生的非线性影响着发电机的性能，但却很难进行数学模拟。考虑了非线性的所有因素，计算相当繁杂。 当开关磁阻发电机某相绕组通以电流 i时，在转子上

小无关，误差太大。G i u s e p p e S . B u j a提出的分段非线性 J,近似的考虑了磁路饱和效应，准确度有所提高 J, 但电流波形预测误差仍然很大，也直接影响了动态过程的

绕组电流的非正弦与铁心磁通密度的高饱和是开关精度“ 。要想得到更为精确的电机模型，非线性分析无法避免。

2 . 1基于电感函数的非线性建模电感模型是建立开关磁阻发电机数学模型的基础，直

产生的电磁转矩 ( 0, i )可有下式表示： ( 0, i )=

.

接影响发电机的精确度与动态运行性能，因此对开关磁阻发电机的电感曲线描述是非常重要的。具有饱和非线性磁路开关磁阻发电机相电感可有傅里叶级数近似逼近( i, p )= L o ( i )+ 1 ( i ) C O S ( N十竹)+∑ L ( i ) C O S

i

、

J f 0

d

d i。可见磁阻转矩T ( , i )完全取决于电流i的

大小和电感 (, i )对于转子位置角 0的变化率。但由于开关磁阻发电机的双凸级结构，其磁场存在着强大的边缘效

作者简介：曹玉保 ( 1 9 8 8 - ),男，江苏南京人，硕士研究生，主要研究方向为运动控制和控制理论与控制工程。Ma c h i n e B u i l d i n g日 Au t o m a t i o n, J u n 2 0 1 3, 4 1 ( j ): 1 4 5~1 4 8