開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（SRD）是繼直流調(diào)速和變頻調(diào)速之后發(fā)展起來的新一代無級(jí)調(diào)速系統(tǒng),由于開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)具有結(jié)構(gòu)簡單、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、效率高等特點(diǎn),使SRD非常適用于電動(dòng)汽車和采煤采礦等傳動(dòng)控制領(lǐng)域.但SRM的雙凸極結(jié)構(gòu)和易飽和特性導(dǎo)致其具有嚴(yán)重非線性的特點(diǎn)及輸出轉(zhuǎn)矩隨電流和轉(zhuǎn)子位置變化、運(yùn)行時(shí)存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問題.

為改善開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行性能,一般采用PI調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制,但系統(tǒng)的參數(shù)整定往往要通過反復(fù)試驗(yàn)來確定,且運(yùn)行中PI參數(shù)不可調(diào),導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能難以最優(yōu)化,這無疑限制了開關(guān)磁阻電機(jī)的工業(yè)應(yīng)用.設(shè)計(jì)參數(shù)自適應(yīng)的轉(zhuǎn)速電流調(diào)節(jié)器將有效改善SRM調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行性能.本文建立了SRM轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了雙環(huán)PI參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)器,使其具有良好的轉(zhuǎn)速響應(yīng)及低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)特性.利用直流電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流環(huán)校正方法及小信號(hào)分析法設(shè)計(jì)出PI參數(shù)自適應(yīng)的電流及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器；依據(jù)轉(zhuǎn)速高低采用雙模式運(yùn)行控制,低速時(shí)采用轉(zhuǎn)矩電流間接控制,高轉(zhuǎn)速時(shí)采用直接電流控制.

依據(jù)SRM的電壓方程和運(yùn)行特性,建立了SRM轉(zhuǎn)矩方程的s域小信號(hào)動(dòng)態(tài)模型,進(jìn)一步得到轉(zhuǎn)子角速度與繞組電流的小信號(hào)關(guān)系.設(shè)計(jì)了PI參數(shù)自適應(yīng)的電流調(diào)節(jié)器,參考直流電機(jī)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,為使電流環(huán)具有較好的快速性,將系統(tǒng)的電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng),使電流環(huán)在任意轉(zhuǎn)子位置都具有滿足設(shè)計(jì)要求的電流響應(yīng)特性.然后,建立轉(zhuǎn)速環(huán)s域小信號(hào)動(dòng)態(tài)模型,同樣設(shè)計(jì)了PI參數(shù)可變的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器,并將系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速環(huán)校正為典型II型系統(tǒng),使轉(zhuǎn)速環(huán)在任意轉(zhuǎn)子位置都具有良好的穩(wěn)態(tài)性能及轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性.電流調(diào)節(jié)器與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例和積分系數(shù)隨轉(zhuǎn)子位置自適應(yīng)變化,可在不同的轉(zhuǎn)子位置實(shí)現(xiàn)幾乎相同的閉環(huán)特性.為達(dá)到降低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的目的,低速、高速采取不同的控制策略,在低速時(shí)將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為參考轉(zhuǎn)矩,通過轉(zhuǎn)矩表達(dá)式推導(dǎo)出參考電流,進(jìn)而降低轉(zhuǎn)矩波動(dòng),而在高速時(shí),由于轉(zhuǎn)矩波動(dòng)頻率較高,對(duì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和噪聲影響減小,故將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出直接作為參考電流.