文档介绍：开关磁阻发电机系统滑模控制仿真
中国矿业大学信电学院
江苏徐州 221116

陈昊
Email: chenhaocumt@
11/13/2017
摘要
本文介绍了三相12/8结构开关磁阻发电机系统的各组成部分、滑模算法功率闭环控制原理及其数学模型,
给出了基于MATLAB-Simulink环境的系统仿真模型、功率变换器仿真模块、电流滞环仿真模块、功率滞环仿真模块及转子位置角计算仿真模块。
给出了系统采用滑模算法实现输出功率闭环控制的输出电压曲线、输出功率曲线、三相电流波形、单相电流波形的仿真结果。
为实施开关磁阻发电机系统功率闭环控制和参数优化,提供了实用、有效的分析工具。

开关磁阻发电机系统是一种机电一体化装置。其电机结构坚固耐用、制造成本低、易维护,适应在恶劣的室外环境下工作,可实现其它类型发电机无法比拟的长寿命运行。
仅由硅钢片叠成的电机转子上无刷、无绕组、无永久磁体,转子惯量较小,所需起动风速低。
特别是它可做到磁路上及电路上各相相互独立,当某相发生故障时,通过切除故障相可以保证系统继续运转,因而它具有较高的运行可靠性和容错能力。
在较宽的转速范围内具有较高的系统效率,特别适合于在多变的风场中高效率运行,且易于实现多发电机并联运行。因而,研发开关磁阻电机作为中、小型风力发电机,具有很高的实用价值和广阔的应用前景。

根据VSS的控制原则设计开关磁阻发电机VSS控制器,VSS控制器的输入为目标功率P*、实际功率P,输出为控制量u对相绕组励磁电压进行控制。
定义
选取切换函数
功率闭环控制方案中,功率变换器采取每相主开关斩双管方式调整相绕组励磁电压,其控制规律如下

本文所建立仿真模型采用电流滞环控制,滞环控制关系式如下,
电流控制规律如下,

采用滑模控制,开关磁阻发电机系统的动态性能不受参数变化的影响,具有良好的鲁棒性。
本文基于MATLAB-Simulink,建立了三相12/8结构开关磁阻发电机滑模控制系统仿真模型,为实施开关磁阻发电机系统功率闭环控制和参数优化,提供了实用、有效的分析工具。
经扩展和调整,该系统仿真模型还可转换为其他结构型式的开关磁阻发电机系统仿真模型。