开关型磁阻电动机转矩脉动及振动控制研究现状
作者：全球MRO综合服务商 仪器仪表行业新闻来源：全球MRO仪器仪表交易网 点击数： 更新时间：2007/5/22
开关型磁阻电动机转矩脉动及振动控制研究现状
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开关型磁阻电动机转矩脉动及振动控制研究现状
Overviews of Researches on Torque Ripple and Vibration of Switched Reluctance Motors
河海大学电气工程学院 王宏华
Wang Honghua
摘 要:瞬时转矩脉动、电机振动、噪声问题是开关型磁阻电动机(SRM)突出问题和研究难点，本文总结和评述了SRM转矩脉动及振动控制研究的现状。
关键词:开关型磁阻电动机 转矩脉动 振动
Abstract: This paper comprehensively reviews the development of researches on torque ripple
and vibration of
switched reluctance motors(SRM),
Keywords: Switched reluctance motors torque ripple vibration
[中图分类号] TM921 [文献标识码] A 文章编号 1561-0330(2002)04-0004-04
1 引言
众所周知，由于直流电动机结构上存在机械换向器和电刷导致其固有的换向问题，限制了它的应用场合，因此，从1884年第一台直流电动机问世以来，人们一直在探索采用无换向器的交流电动机实现电气传动的途径。随着电力电子和微机控制技术的进步[1]，交流调速技术不断发展[1]，在20世纪80年代，一种交流调速电动机新品种—开关型磁阻电动机(Switched Reluctance Motors, 简称SRM)的推出[2]给蓬勃发展的交流调速技术注入了新生力量。
与反应式步进电动机相似，SRM系双凸极变磁阻电动机，其定、转子凸极均由具有高磁导率的硅钢片叠成，转子既无绕组亦无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组串联(或并联)构成一“相”。SRM可设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同搭配，图1为一典型的四相(8/6)SRM结构原理图。
由SRM加上功率变换器、控制器、位置检测器构成的开关型磁阻电动机调速系统(Switched Reluctance Drives,简称SRD)与感应电动机变频调速系统、自控变频(无换相器电机)调速系统相比最突出的优点是SRD结构坚固、简单、成本低，首先，SRM的转子无任何绕组亦无永磁体，转子的这种"整体"结构使SRM运行在极高转速成为可能;其次，SRM定子绕组为集中线圈，端部短而牢固;另外，SRM的转矩方向与相电流方向无关。其功率变换器是单极性的，相绕组与主开关串联，从结构上排除了逆变器短路故障的可能。另外，在力能指标和效率等方面SRM也具竞争力。有鉴于此，SRD已成为当代电气传动研究的热门课题之一，国外已有正式的SRD产品，应用在牵引运输、通用工业、航空工业、家用电器等各个领域，显示出强大的市场竞争力。
然而，瞬时转矩脉动，电机振动、噪声问题是SRD在更多范围内应用发挥其特长的主要障碍。尽管由于SRM磁路结构的复杂性使得SRM转矩脉动和振动、噪声研究有较大难度，但经国内外SRD研究者的不懈努力，已取得不少进展。
2 减小SRM转矩脉动控制策略的研究现状
SRM的双凸极结构、工作在饱和状态下的铁芯磁路、脉冲工作方式的相绕组励磁电流导致SRM瞬时转矩脉动。SRM结构参数对其瞬时转矩脉动有较大影响[4]，转矩脉动在相绕组换流时显著 。有学者提出在换相期间控制原导通相的转矩线性减少而其下一相的转矩则线性增大，即一相所形成的转矩相对转子位置角呈梯形分布使合成转矩恒定。转矩的分布由相电流决定，因此关键是控制相电流使其按输出转矩脉动最小分布。事实上，SRM转矩控制一般都采用电流闭环控制 ，电流调节采用滞环电流控制器或定频调宽PWM控制器[5]-[10]，使相电流跟踪期望电流抑止转矩脉动。文献[6]将期望转矩设计成梯形，控制相电流跟踪按期望转矩基于线性电感算出的期望电流，仿真表明，转矩脉动小于常规的电流斩波控制[6]。但是SRM的实际磁路是非线性的，基于线性电感由期望转矩计算期望电流精度有限，难以控制相电流按理想的转矩分布要求变化。文献[7]期望转矩也为梯形，应用自学习技术建立了SRM分段线性模型，在线决定期望电流值。由于SRM数学模型难以精确解析，而且SRD的结构及其动态特性在运行中常逐步改变或突变，并且难以预知，因此不依赖于数学模型的智能控制技术在其转矩控制中的应用大有作为，文献[8]和文献[9]通过神经网络学习、训练产生使瞬时转矩脉动最小的期望电流;文献[10]则研究了模糊神经网络控制在SRM瞬时转矩抑制中的应用。
目前在SRM转矩控制策略研究中，已有学者提出新的思路。文献[11]比较了电流控制器和磁链控制器的性能，研究表明，磁链控制器有良好的性能，且易于工程实现[11]。
3 SRM定子振动特性及其控制策略研究的现状
SRM在运行中，双凸极的定转子磁极间存在脉动的切向和径向磁吸力，而脉动的切向磁吸力所产生的电磁转矩，仍然是脉动的，它会使转子运行不平稳，产生振动和噪声。电磁转矩脉动曾一度被视为SRM噪声的主要成因。然而，Cameron D E等基于频域的研究[14-15]和Wu C Y等基于时域的研究[16]表明脉动性的转矩并非SRM高噪声的主要原因。
传统电机定子振动特性分析常常采用的机械阻抗法和基于拉格朗日方程的能量法对SRM同样适用。文献[22]基于能量法建立了三相(6/4)和四相(8/6)SRM定子固有频率的计算模型，研究了绕组对SRM定子固有频率的影响，并给出了计算实例，但没有研究SRM定子结构上实际存在的不规则性和不对称性对其模态和固有频率的影响。文献[23]、文献[24]和文献[25]采用有限元法计算并分析了SRM定子振动模态和固有频率，研究表明:由于SRM定子铁芯的凸极结构[25]、机壳的散热筋、底座等结构[23]使得SRM的模态特性与在圆周上质量均匀分布的“圆筒”区别较大，呈现出多模态特征[23-25]。
传统电机定子振动特性分析中，均采用磁势乘磁导法求磁密，再依据麦克斯韦定律确定径向力波[26-27] 。但双凸极结构的 SRM中，气隙形状不规则，气隙磁势、磁导的精确计算十分困难，故定性研究 SRM定子振动特性，以确定抑制振动策略时，不宜沿袭传统电机的分析方法。在SRM振动和噪声控制策略的研究中，Cameron D E 等基于频域的研究和 Wu C Y 等基于时域的研究取得了重要进展。
Carmeron D E 基于频域研究的结论为[14-15]:转矩脉动及定子绕组振动并非SRM突出的噪声源，SRM噪声主要源于定、转子间径向磁吸力所导致的椭圆形变，而且当径向磁吸力谐波频率与定子共振频率一致时，将激发强烈的噪声。因此，应控制相电流波形，使径向磁吸力不含激发定子共振的谐波分量。文献[15]同时提出随机对相电流的开通角和关断角摄动以发散噪声激励的频谱且降低其与定子机械共振的耦合。频域分析能发现最突出的振动分量，但揭示不出定子振动与相绕组外施电压、相电流波形及对应时间的关系，因此，应当将频域研究和时域研究结合起来。
Wu C Y 等基于时域分析，得出结论[16]:相绕组外施相电压的阶跃变化，导致相电流、径向力变化率跃变是引起SRM振动大的主要原因。因相电流关断时，相电压产生大幅度负跃变，加之关断起始相电流又较大，故绕组关断激发的冲击振动是最主要的。为削弱这一振动，Wu C Y 等提出“两步换相法”[16]:参见图2,传统换相方法换相时将主开关K1、K2同时关断，换相时相电压UP由+Us负跃变至-Us;跃变幅度大，由此激发的振动自然大;而“两步换相法”则将相电流关断过程分成两步进行[16]:
第一步，K2关断，续流二极管D2导通，相电压UP由＋Us负跃变到零，激发的振动为:;
第二步，在K2关断T0/2时间后(T0为定子固有周期)，K1关断，相电压Up由零负跃变到－Us，激发的振动为:
其中，U(t-T0/2)为t=T0/2时刻出现的单位阶跃函数。则 T0/2后，两步关断引起的合成振动为:
可见，T0/2后，两次关断激发的冲击振动相位相反，相互抵消，因此振动得到抑制，而且第一步关断时的相电压负跃变幅度亦较常规的换相法小一半，故T0/2前的振动亦得到削弱。
上述“两步换相法”由 Wu C Y 等率先提出[16]，其是SR电机振动控制策略研究的重要突破。文献[16]采用不对称半桥主电路，在电流斩波控制(CCC)和角度位置控制(APC)方式运行下的SRM中引入两步换相，取得显著抑制振动和噪声的效果，但未涉及电压PWM方式。由于SRM定子振动具有多个主振型，如何从总体最大限度降低定子振动出发优化两步换相的时间间隔应深入研究，文献[17]分析了“两步换相法”的局限，并在文献[16]的基础上研究了从总体上最大限度降低SRM定子振动的“改进的两步换相法”，但是文献[17]只是通过对一台750W(8/6)SRM进行大量实验后提取出较佳的两步换相时间间隔值，尚未从理论上解决两步换相时间间隔的优化问题。文献[18]基于SRM电机定子振动特性频域和时域实验结果，对角度位置控制(APC)和电压PWM工况下“两步换相法”的有效性及其局限性进行了实验分析。电压 PWM 方式不仅在位置换相处因电流关断引起较大的振动，而且在斩波过程中同样引起振动，实验表明[18]:电压PWM方式斩波期间电流关断引起的冲击振动和位置换相引起的冲击振动一样，均可通过两步换相法抑制。但在斩波期间的每一斩波段采用两步换相法有一定的局限，当斩波频率设计值较高或电机固有频率较低时不宜采用，因此应进一步研究电压 PWM 方式下振动抑制的策略。针对“两步换相法”存在要求功率主电路必须能提供零电压续流通路的限制，C Pollock 及 Wu C Y提出适用于每相只用一个主开关的功率主电路抑制振动的新换相策略:“三步换相法”[21] 。
综上所述，现有SRM振动研究都是在线性振动理论的框架下展开的，所提出的振动、噪声控制策略尚有局限性。作者认为线性化分析丢失了SRM振动系统中一些重要的力学特性，揭示不出SRM实际存在的一些最本质的振动现象。为了研究在保证SRD力能指标不变前提下，对各种运行工况下的SRM振动、噪声都能进行有效控制的策略，应开展SRM非线性振动理论的研究，探索建立包括SRD运行方式和控制参数在内的SRM定子非线性振动系统数学模型和近似分析方法;开展SRD运行方式和控制参数与SRM定子振动和噪声之间的相互关系及其变化规律的理论分析;开展SRM定子振动系统非线性特性及新型控制策略的研究。研究SRM非线性振动理论具有重大意义，不仅将推进现有SRD设计理论及振动理论的提高，促进SRD在更大范围内推广应用发挥其特长，而且稍作发展即可推广运用到其它经济型同步电动机(如步进电机、无换向器电机等)的振动、噪声分析与控制，故在促进当代运动控制系统的发展方面发挥重要作用。
4 参考文献
[1]陈伯时，陈敏逊．交流调速系统，第1 版．北京:机械工业出版社, 1998
[2]lawrenson P J ,ed. Variable-speed Switched Reluctance Motors. IEE Proc.，1980，127(B),
(4):253～265
[3] Harris M R ,ed. A Review of the Integral-Horsepower Switched Reluctance Drive．
IEEE Trans.on IA，1986，22(4):716～721
[4] 吴建华．开关磁阻电机设计与应用．第1 版．北京:机械工业出版社, 2000
[5] I. Husain, Minimization of Torque Ripple in SRM Drives. IEEE Trans on IE,2002,49(1):28～39
[6] 张国宏等，减小开关磁阻电动机低速时转矩脉动的新型控制策略。中小型电机。1999，26(6):22～26
[7] Rochord C,ed. Development of Smooth Torque in Switched Reluctance Motors Using Self-learning Technicques. Proc.EPE‘93,1993，Vol.6:14～19
[8] Reay D S, ed. Neural Networks Used for Torque Ripple Minimisation from A switched Reluctance
Motor .
Proc. EPE‘93，1993，Vol.6:1～6
[9] 成颖等，基于神经元网络的开关磁阻电机转矩脉动最小化策略的研究。机电工程，1997 机电一体化论文集:215～216
[10] 范正翘等. 开关磁阻电动机转矩脉动的智能抑制方法. 微特电机．2000(2):28～30
[11] 王学光等，开关磁阻电动机转矩控制研究。电气传动，2001(5):22～24
[12] Pillay P, ed. A Chopper-controlled SRM Drive for Reduced Acoustic Noise and Improved Ride-Through Capability Using Supercapacitors. IEEE. Trans. on IA, 1995,31(5):1029～1037
[13] Pulle D W J, ed. Quantification and Analysis of Acoustic Noise in Switched Reluctance
Drives . Proc.EPE‘93,1993,vol.6:65～68
[14] Cameron D, E,ed. The Origin of Acoustic Noise in Variable-Reluctance Motors. Proc. IEEE. IAS Annual Meeting, 1989:108～115
[15] Cameron D E, ed. The Origin and Reduction of Acoustic Noise in Doubly Salieut Variable-Reluctance Motors, IEEE. Trans. on IA, 1992,28(6):1250～1255
[16] Wu C Y , ed. Analysis and Reduction of Vibration and Acoustic Noise in the Switched
Reluctance Drive. IEEE.
Trans.on IA , 1995,31(1):91～98
[17]王宏华等.开关磁阻调速电机定子振动抑制，电工技术学报，1998,13(3):9～12
[18]王宏华. 对降低SR电机振动和噪声的两步换相法的实验分析，电机与控制学报，2001，5(1):32～35
[19]王宏华等.开关磁阻电动机冲击振动特性分析，中小型电机，2001，28(4):28～31
[20] 王宏华等. 开关型磁阻电机调速系统的发展及现状，电气传动，2001，31(5):3～8
[21] C.Pollock,ed. Acoustic Noise Cancellation Techniques for Switched Reluctance Drives.
IEEE Trans.on IA.,
1997,33(2):477～484
[22] 吴建华等.开关磁阻电机定子固有频率计算,中国电机工程学报，1997,17(5):326～329
[23]P. Pillay, ed. An Investigation into Vibration in Switched Reluctance Motors. IEEE Trans
on IA,
1999,35(3):
589～596
[24] C.G.C.Neves,ed. Vibrational Behavior of Switched Reluctance Motors by Simulation and
Experimental
Procedures IEEE Trans on magnetics,1998,34(5):3158～3161
[25] S.A.Long,ed. Vibration behaviour of stators of switched reluctance motors. IEE Proc.EPA,
2001,148(3):257～263
[26] 陈永校等．电机噪声的分析和控制．第1 版．杭州:浙江大学出版社, 1987
[27] 舒波夫著，沈官秋主译．电机的噪声和振动．第1版， 北京:机械工业出版社,1980
开关型磁阻电动机转矩脉动及振动控制研究现状
Overviews of Researches on Torque Ripple and Vibration of Switched Reluctance Motors
河海大学电气工程学院 王宏华
Wang Honghua
摘 要:瞬时转矩脉动、电机振动、噪声问题是开关型磁阻电动机(SRM)突出问题和研究难点，本文总结和评述了SRM转矩脉动及振动控制研究的现状。
关键词:开关型磁阻电动机 转矩脉动 振动
Abstract: This paper comprehensively reviews the development of researches on torque ripple
and vibration of
switched reluctance motors(SRM),
Keywords: Switched reluctance motors torque ripple vibration
[中图分类号] TM921 [文献标识码] A 文章编号 1561-0330(2002)04-0004-04
1 引言
众所周知，由于直流电动机结构上存在机械换向器和电刷导致其固有的换向问题，限制了它的应用场合，因此，从1884年第一台直流电动机问世以来，人们一直在探索采用无换向器的交流电动机实现电气传动的途径。随着电力电子和微机控制技术的进步[1]，交流调速技术不断发展[1]，在20世纪80年代，一种交流调速电动机新品种—开关型磁阻电动机(Switched Reluctance Motors, 简称SRM)的推出[2]给蓬勃发展的交流调速技术注入了新生力量。
与反应式步进电动机相似，SRM系双凸极变磁阻电动机，其定、转子凸极均由具有高磁导率的硅钢片叠成，转子既无绕组亦无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组串联(或并联)构成一“相”。SRM可设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同搭配，图1为一典型的四相(8/6)SRM结构原理图。
由SRM加上功率变换器、控制器、位置检测器构成的开关型磁阻电动机调速系统(Switched Reluctance Drives,简称SRD)与感应电动机变频调速系统、自控变频(无换相器电机)调速系统相比最突出的优点是SRD结构坚固、简单、成本低，首先，SRM的转子无任何绕组亦无永磁体，转子的这种"整体"结构使SRM运行在极高转速成为可能;其次，SRM定子绕组为集中线圈，端部短而牢固;另外，SRM的转矩方向与相电流方向无关。其功率变换器是单极性的，相绕组与主开关串联，从结构上排除了逆变器短路故障的可能。另外，在力能指标和效率等方面SRM也具竞争力。有鉴于此，SRD已成为当代电气传动研究的热门课题之一，国外已有正式的SRD产品，应用在牵引运输、通用工业、航空工业、家用电器等各个领域，显示出强大的市场竞争力。
然而，瞬时转矩脉动，电机振动、噪声问题是SRD在更多范围内应用发挥其特长的主要障碍。尽管由于SRM磁路结构的复杂性使得SRM转矩脉动和振动、噪声研究有较大难度，但经国内外SRD研究者的不懈努力，已取得不少进展。
2 减小SRM转矩脉动控制策略的研究现状
SRM的双凸极结构、工作在饱和状态下的铁芯磁路、脉冲工作方式的相绕组励磁电流导致SRM瞬时转矩脉动。SRM结构参数对其瞬时转矩脉动有较大影响[4]，转矩脉动在相绕组换流时显著 。有学者提出在换相期间控制原导通相的转矩线性减少而其下一相的转矩则线性增大，即一相所形成的转矩相对转子位置角呈梯形分布使合成转矩恒定。转矩的分布由相电流决定，因此关键是控制相电流使其按输出转矩脉动最小分布。事实上，SRM转矩控制一般都采用电流闭环控制 ，电流调节采用滞环电流控制器或定频调宽PWM控制器[5]-[10]，使相电流跟踪期望电流抑止转矩脉动。文献[6]将期望转矩设计成梯形，控制相电流跟踪按期望转矩基于线性电感算出的期望电流，仿真表明，转矩脉动小于常规的电流斩波控制[6]。但是SRM的实际磁路是非线性的，基于线性电感由期望转矩计算期望电流精度有限，难以控制相电流按理想的转矩分布要求变化。文献[7]期望转矩也为梯形，应用自学习技术建立了SRM分段线性模型，在线决定期望电流值。由于SRM数学模型难以精确解析，而且SRD的结构及其动态特性在运行中常逐步改变或突变，并且难以预知，因此不依赖于数学模型的智能控制技术在其转矩控制中的应用大有作为，文献[8]和文献[9]通过神经网络学习、训练产生使瞬时转矩脉动最小的期望电流;文献[10]则研究了模糊神经网络控制在SRM瞬时转矩抑制中的应用。
目前在SRM转矩控制策略研究中，已有学者提出新的思路。文献[11]比较了电流控制器和磁链控制器的性能，研究表明，磁链控制器有良好的性能，且易于工程实现[11]。
3 SRM定子振动特性及其控制策略研究的现状
SRM在运行中，双凸极的定转子磁极间存在脉动的切向和径向磁吸力，而脉动的切向磁吸力所产生的电磁转矩，仍然是脉动的，它会使转子运行不平稳，产生振动和噪声。电磁转矩脉动曾一度被视为SRM噪声的主要成因。然而，Cameron D E等基于频域的研究[14-15]和Wu C Y等基于时域的研究[16]表明脉动性的转矩并非SRM高噪声的主要原因。
传统电机定子振动特性分析常常采用的机械阻抗法和基于拉格朗日方程的能量法对SRM同样适用。文献[22]基于能量法建立了三相(6/4)和四相(8/6)SRM定子固有频率的计算模型，研究了绕组对SRM定子固有频率的影响，并给出了计算实例，但没有研究SRM定子结构上实际存在的不规则性和不对称性对其模态和固有频率的影响。文献[23]、文献[24]和文献[25]采用有限元法计算并分析了SRM定子振动模态和固有频率，研究表明:由于SRM定子铁芯的凸极结构[25]、机壳的散热筋、底座等结构[23]使得SRM的模态特性与在圆周上质量均匀分布的“圆筒”区别较大，呈现出多模态特征[23-25]。
传统电机定子振动特性分析中，均采用磁势乘磁导法求磁密，再依据麦克斯韦定律确定径向力波[26-27] 。但双凸极结构的 SRM中，气隙形状不规则，气隙磁势、磁导的精确计算十分困难，故定性研究 SRM定子振动特性，以确定抑制振动策略时，不宜沿袭传统电机的分析方法。在SRM振动和噪声控制策略的研究中，Cameron D E 等基于频域的研究和 Wu C Y 等基于时域的研究取得了重要进展。
Carmeron D E 基于频域研究的结论为[14-15]:转矩脉动及定子绕组振动并非SRM突出的噪声源，SRM噪声主要源于定、转子间径向磁吸力所导致的椭圆形变，而且当径向磁吸力谐波频率与定子共振频率一致时，将激发强烈的噪声。因此，应控制相电流波形，使径向磁吸力不含激发定子共振的谐波分量。文献[15]同时提出随机对相电流的开通角和关断角摄动以发散噪声激励的频谱且降低其与定子机械共振的耦合。频域分析能发现最突出的振动分量，但揭示不出定子振动与相绕组外施电压、相电流波形及对应时间的关系，因此，应当将频域研究和时域研究结合起来。
Wu C Y 等基于时域分析，得出结论[16]:相绕组外施相电压的阶跃变化，导致相电流、径向力变化率跃变是引起SRM振动大的主要原因。因相电流关断时，相电压产生大幅度负跃变，加之关断起始相电流又较大，故绕组关断激发的冲击振动是最主要的。为削弱这一振动，Wu C Y 等提出“两步换相法”[16]:参见图2,传统换相方法换相时将主开关K1、K2同时关断，换相时相电压UP由+Us负跃变至-Us;跃变幅度大，由此激发的振动自然大;而“两步换相法”则将相电流关断过程分成两步进行[16]:
第一步，K2关断，续流二极管D2导通，相电压UP由＋Us负跃变到零，激发的振动为:;
第二步，在K2关断T0/2时间后(T0为定子固有周期)，K1关断，相电压Up由零负跃变到－Us，激发的振动为:
其中，U(t-T0/2)为t=T0/2时刻出现的单位阶跃函数。则 T0/2后，两步关断引起的合成振动为:
可见，T0/2后，两次关断激发的冲击振动相位相反，相互抵消，因此振动得到抑制，而且第一步关断时的相电压负跃变幅度亦较常规的换相法小一半，故T0/2前的振动亦得到削弱。
上述“两步换相法”由 Wu C Y 等率先提出[16]，其是SR电机振动控制策略研究的重要突破。文献[16]采用不对称半桥主电路，在电流斩波控制(CCC)和角度位置控制(APC)方式运行下的SRM中引入两步换相，取得显著抑制振动和噪声的效果，但未涉及电压PWM方式。由于SRM定子振动具有多个主振型，如何从总体最大限度降低定子振动出发优化两步换相的时间间隔应深入研究，文献[17]分析了“两步换相法”的局限，并在文献[16]的基础上研究了从总体上最大限度降低SRM定子振动的“改进的两步换相法”，但是文献[17]只是通过对一台750W(8/6)SRM进行大量实验后提取出较佳的两步换相时间间隔值，尚未从理论上解决两步换相时间间隔的优化问题。文献[18]基于SRM电机定子振动特性频域和时域实验结果，对角度位置控制(APC)和电压PWM工况下“两步换相法”的有效性及其局限性进行了实验分析。电压 PWM 方式不仅在位置换相处因电流关断引起较大的振动，而且在斩波过程中同样引起振动，实验表明[18]:电压PWM方式斩波期间电流关断引起的冲击振动和位置换相引起的冲击振动一样，均可通过两步换相法抑制。但在斩波期间的每一斩波段采用两步换相法有一定的局限，当斩波频率设计值较高或电机固有频率较低时不宜采用，因此应进一步研究电压 PWM 方式下振动抑制的策略。针对“两步换相法”存在要求功率主电路必须能提供零电压续流通路的限制，C Pollock 及 Wu C Y提出适用于每相只用一个主开关的功率主电路抑制振动的新换相策略:“三步换相法”[21] 。
综上所述，现有SRM振动研究都是在线性振动理论的框架下展开的，所提出的振动、噪声控制策略尚有局限性。作者认为线性化分析丢失了SRM振动系统中一些重要的力学特性，揭示不出SRM实际存在的一些最本质的振动现象。为了研究在保证SRD力能指标不变前提下，对各种运行工况下的SRM振动、噪声都能进行有效控制的策略，应开展SRM非线性振动理论的研究，探索建立包括SRD运行方式和控制参数在内的SRM定子非线性振动系统数学模型和近似分析方法;开展SRD运行方式和控制参数与SRM定子振动和噪声之间的相互关系及其变化规律的理论分析;开展SRM定子振动系统非线性特性及新型控制策略的研究。研究SRM非线性振动理论具有重大意义，不仅将推进现有SRD设计理论及振动理论的提高，促进SRD在更大范围内推广应用发挥其特长，而且稍作发展即可推广运用到其它经济型同步电动机(如步进电机、无换向器电机等)的振动、噪声分析与控制，故在促进当代运动控制系统的发展方面发挥重要作用。
4 参考文献
[1]陈伯时，陈敏逊．交流调速系统，第1 版．北京:机械工业出版社, 1998
[2]lawrenson P J ,ed. Variable-speed Switched Reluctance Motors. IEE Proc.，1980，127(B),
(4):253～265
[3] Harris M R ,ed. A Review of the Integral-Horsepower Switched Reluctance Drive．
IEEE Trans.on IA，1986，22(4):716～721
[4] 吴建华．开关磁阻电机设计与应用．第1 版．北京:机械工业出版社, 2000
[5] I. Husain, Minimization of Torque Ripple in SRM Drives. IEEE Trans on IE,2002,49(1):28～39
[6] 张国宏等，减小开关磁阻电动机低速时转矩脉动的新型控制策略。中小型电机。1999，26(6):22～26
[7] Rochord C,ed. Development of Smooth Torque in Switched Reluctance Motors Using Self-learning Technicques. Proc.EPE‘93,1993，Vol.6:14～19
[8] Reay D S, ed. Neural Networks Used for Torque Ripple Minimisation from A switched Reluctance
Motor .
Proc. EPE‘93，1993，Vol.6:1～6
[9] 成颖等，基于神经元网络的开关磁阻电机转矩脉动最小化策略的研究。机电工程，1997 机电一体化论文集:215～216
[10] 范正翘等. 开关磁阻电动机转矩脉动的智能抑制方法. 微特电机．2000(2):28～30
[11] 王学光等，开关磁阻电动机转矩控制研究。电气传动，2001(5):22～24
[12] Pillay P, ed. A Chopper-controlled SRM Drive for Reduced Acoustic Noise and Improved Ride-Through Capability Using Supercapacitors. IEEE. Trans. on IA, 1995,31(5):1029～1037
[13] Pulle D W J, ed. Quantification and Analysis of Acoustic Noise in Switched Reluctance
Drives . Proc.EPE‘93,1993,vol.6:65～68
[14] Cameron D, E,ed. The Origin of Acoustic Noise in Variable-Reluctance Motors. Proc. IEEE. IAS Annual Meeting, 1989:108～115
[15] Cameron D E, ed. The Origin and Reduction of Acoustic Noise in Doubly Salieut Variable-Reluctance Motors, IEEE. Trans. on IA, 1992,28(6):1250～1255
[16] Wu C Y , ed. Analysis and Reduction of Vibration and Acoustic Noise in the Switched
Reluctance Drive. IEEE.
Trans.on IA , 1995,31(1):91～98
[17]王宏华等.开关磁阻调速电机定子振动抑制，电工技术学报，1998,13(3):9～12
[18]王宏华. 对降低SR电机振动和噪声的两步换相法的实验分析，电机与控制学报，2001，5(1):32～35
[19]王宏华等.开关磁阻电动机冲击振动特性分析，中小型电机，2001，28(4):28～31
[20] 王宏华等. 开关型磁阻电机调速系统的发展及现状，电气传动，2001，31(5):3～8
[21] C.Pollock,ed. Acoustic Noise Cancellation Techniques for Switched Reluctance Drives.
IEEE Trans.on IA.,
1997,33(2):477～484
[22] 吴建华等.开关磁阻电机定子固有频率计算,中国电机工程学报，1997,17(5):326～329
[23]P. Pillay, ed. An Investigation into Vibration in Switched Reluctance Motors. IEEE Trans
on IA,
1999,35(3):
589～596
[24] C.G.C.Neves,ed. Vibrational Behavior of Switched Reluctance Motors by Simulation and
Experimental
Procedures IEEE Trans on magnetics,1998,34(5):3158～3161
[25] S.A.Long,ed. Vibration behaviour of stators of switched reluctance motors. IEE Proc.EPA,
2001,148(3):257～263
[26] 陈永校等．电机噪声的分析和控制．第1 版．杭州:浙江大学出版社, 1987
[27] 舒波夫著，沈官秋主译．电机的噪声和振动．第1版， 北京:机械工业出版社,1980
(本文来源：全球仪器仪表MRO网)
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