同步磁阻電機(jī)無位置傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究.pdf

1、同步磁阻電機(jī)(Synchronous Reluctance Motor，SynRM)因其高精度、高功率因素、高效率、低成本等優(yōu)點(diǎn)而被視為一種替代永磁同步電機(jī)和異步電機(jī)在水泵、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用的理想電機(jī)，逐漸受到各方專家學(xué)者的關(guān)注。由于電機(jī)在驅(qū)動(dòng)水泵和風(fēng)機(jī)的應(yīng)用場合中，其環(huán)境復(fù)雜多變以及電機(jī)承受負(fù)載變化較大，所以如何解決在惡劣環(huán)境下因傳感器引入而給系統(tǒng)帶來的可靠性、成本限制問題;在控制算法上如何提高電機(jī)的啟動(dòng)力矩和帶載能力的問題成為

2、了目前研究的熱點(diǎn)，也是是本課題研究的關(guān)鍵內(nèi)容。
　　首先，基于同步磁阻電機(jī)數(shù)學(xué)模型的分析，引入了同步磁阻電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法;為了降低成本和解決傳感器可靠性等問題，本文采用了基于定子磁鏈模型的位置/速度估算方法;設(shè)計(jì)了基于積分分離思想的PI調(diào)節(jié)器，引入以磁鏈環(huán)/轉(zhuǎn)矩環(huán)為內(nèi)環(huán)和速度環(huán)為外環(huán)的三環(huán)控制結(jié)構(gòu);為了提高電機(jī)的啟動(dòng)力矩和帶載能力，提出了基于瞬時(shí)功率理論的轉(zhuǎn)矩估算及磁鏈補(bǔ)償方法，最終形成基于功率補(bǔ)償?shù)耐酱抛桦姍C(jī)的無位置傳感

3、器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。
　　再者，為了驗(yàn)證算法的有效性，基于直接轉(zhuǎn)矩控制思想，確定了系統(tǒng)原理框圖，基于Matlab/Simulik建立了同步磁阻電機(jī)無位置傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型，并分別從啟動(dòng)特性、動(dòng)態(tài)特性和抗負(fù)載特性方面對該系統(tǒng)模型進(jìn)行了仿真和分析，由仿真結(jié)果可知，當(dāng)電機(jī)給定速度為1500rpm、帶3.6N·m負(fù)載進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，其實(shí)際速度達(dá)到穩(wěn)態(tài)的上升時(shí)間為192ms，穩(wěn)態(tài)過程的速度波動(dòng)約0.1％。當(dāng)給定速度為周期為1.5s

4、、轉(zhuǎn)速為1500rpm到750rpm的方波信號(hào)時(shí)，電機(jī)在1500rpm穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)速和估算轉(zhuǎn)速誤差在-15rpm～12rpm之間;而電機(jī)在750rpm穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)速和估算轉(zhuǎn)速誤差在-10rpm～7rpm之間。當(dāng)給定速度為頻率為5rad/s、幅值為1500rpm的正弦波時(shí)，其跟隨誤差小于75rpm，跟隨性能較好。在抑制負(fù)載變化的仿真中，在給定速度為1500rpm時(shí)，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中突加3.6N·m負(fù)載，速度跌落至1350rpm但

5、經(jīng)60ms較快回復(fù)至1500rpm穩(wěn)定運(yùn)行，具有良好的抗負(fù)載擾動(dòng)性能。
　　最后，搭建了由上位機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、調(diào)壓器、磁粉離合器、磁粉制動(dòng)器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量儀和同步磁阻電機(jī)等部分構(gòu)成的試驗(yàn)測試平臺(tái)，并在CCS開發(fā)環(huán)境下編寫了相應(yīng)的算法軟件，包括直流母線電壓保護(hù)程序、電流過流保護(hù)程序、電流的AD采樣程序、PWM算法程序、積分分離PI調(diào)節(jié)程序、速度估算程序、磁鏈幅值和角度補(bǔ)償程序和直接轉(zhuǎn)矩控制程序等?；诖似脚_(tái)，進(jìn)行了同步磁阻電機(jī)空載和帶載