開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器技術(shù).pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)（Switched Reluctance Motor，簡稱SRM）具備結(jié)構(gòu)簡單、堅固等特點，適于高速運行和惡劣的工作環(huán)境，引起了學(xué)界和業(yè)界的廣泛關(guān)注。研究高性能的無位置傳感器技術(shù)，可以進(jìn)一步提高SRM的系統(tǒng)集成度，增強(qiáng)系統(tǒng)的高速性和環(huán)境適應(yīng)性，充分發(fā)揮SRM的強(qiáng)容錯能力和高可靠性，從而拓寬SRM的應(yīng)用領(lǐng)域，為其在高速、高溫、高污染等惡劣工況下的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換場合中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本文分別針對起動和低速運行，以及中/

2、高速運行提出了多種新型的無位置傳感器控制算法。考慮到電機(jī)的容錯運行，本文還對無位置傳感器的容錯控制技術(shù)進(jìn)行了探索。
　　針對電機(jī)的帶載起動控制，提出了非導(dǎo)通電流比較法、非導(dǎo)通相電流斜率差值比較法和非導(dǎo)通相電感雙閥值法三種無位置傳感器控制方法，通過理論分析和實驗比較發(fā)現(xiàn)，非導(dǎo)通相電感雙閥值法具備開通、關(guān)斷角可調(diào)的優(yōu)點，能夠滿足高性能起動的要求。為實現(xiàn)電機(jī)靜止和帶初始轉(zhuǎn)速狀態(tài)的精確初始定位，提出了基于全周期電感估計的系列算法:電感線性

3、區(qū)模型法、三相電感合成矢量正交分解法和電感矢量坐標(biāo)變換法，這些算法不但可以實現(xiàn)精確初始定位，確保電機(jī)無反轉(zhuǎn)起動，而且還可以實現(xiàn)空載或輕載模式下的無位置傳感器運行控制。本文所提出的起動方法共同的優(yōu)點在于無需預(yù)知電機(jī)的電磁特性曲線，無需復(fù)雜的模型計算和存儲，無需增加任何硬件資源，因此具有較強(qiáng)的通用性和可移植性。
　　針對中高速運行，提出了一種磁鏈特性曲線的近似獲取方法。基于磁鏈和電感特性曲線，分別提出了基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁鏈閥值和基

4、于電感動態(tài)閥值的無位置傳感器控制策略。其中，前者采用了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了對閥值參考磁鏈的建模，而后者從數(shù)學(xué)模型的角度建立了閥值參考電感的模型，通過比較實際磁鏈或電感與閥值參考值之間的大小可以得到各相的驅(qū)動信號，實現(xiàn)無位置傳感器運行控制。研究結(jié)果表明，基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁鏈閥值法由于受到RBF網(wǎng)絡(luò)在DSP中運行速度的限制，適應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍非常有限。而基于電感擬合模型的電感動態(tài)閥值法則避免了這一問題，它相對于傳統(tǒng)的電感模型法、磁鏈電流法等

5、方法而言，擺脫了復(fù)雜查表、復(fù)雜公式解算、以及智能模型的實現(xiàn)等環(huán)節(jié)，因此更易于實現(xiàn)。此外，該方法中的電感擬合函數(shù)的選擇可以是多樣的，而與其是否具有周期性沒有關(guān)系，這便為算法的多元化提供了途徑。這些算法均由軟件實現(xiàn)，因此不會增加系統(tǒng)的硬件資源。
　　為避開無位置傳感器算法對磁鏈、電感特性數(shù)據(jù)的依賴，避免復(fù)雜存儲、建模和復(fù)雜計算環(huán)節(jié)，本文針對中、高速運行區(qū)，還提出了一種基于電感斜率法的對齊位置點估計方法。該方法作為一種“單周期單特殊點估

6、計”的位置估計策略，可以進(jìn)一步提高位置估計算法的實時性和快速性。在實驗過程中，為解決采用電感斜率過零檢測法在開通角提前時存在誤脈沖的問題，本文又提出了兩種解決方案:其一，與電感分區(qū)邏輯結(jié)合，選擇處在電感最大區(qū)域的相為估計相，從而避免電感斜率在開通角位置的突變;其二，采用電流斜率檢測與電感斜率過零檢測相結(jié)合的方法來重構(gòu)位置檢索脈沖，從而消除開通位置的誤脈沖信號，同時保持對齊位置點信息?？紤]到電機(jī)的容錯運行，針對上述方法分別研究了位置估計的