開關(guān)磁阻電機(jī)寬轉(zhuǎn)速無位置傳感器及其容錯技術(shù)研究.pdf

1、開關(guān)磁阻電機(jī)（Switched Reluctance Motor簡稱SRM）為雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無永磁材料，由硅鋼片重壓而成，沒有繞組，只有定子上有線圈，結(jié)構(gòu)簡單、堅固，電機(jī)加工工序少，成本低，易于冷卻，特別適合高速運行和高溫、惡劣等工作環(huán)境。但位置閉環(huán)系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)子位置傳感器的，位置傳感器提高了系統(tǒng)的成本、增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時降低了系統(tǒng)的可靠性和堅固性，因此SRM無位置傳感器技術(shù)成為研究熱點。
　　本文針對初始位置、低速起動運

2、行、中高速運行狀態(tài)下分別提出了相應(yīng)的位置估計算法，以滿足SRM寬轉(zhuǎn)速無位置傳感器的控制運行，并對缺相和電流/電壓傳感器故障下位置估計容錯方案進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　針對初始位置判斷，提出了線性三角形模型和雙電流閥值兩種初始位置估計方法，線性三角形模型通過電感分區(qū)、脈沖電流峰值包絡(luò)線線性化，利用三角形的數(shù)學(xué)知識估算轉(zhuǎn)子初始位置角；雙電流閥值是通過設(shè)置雙電流閥值對電感分區(qū)進(jìn)行改進(jìn)，建立了轉(zhuǎn)子初始分區(qū)判斷和脈沖電流峰值與位置角之間關(guān)系模

3、型選擇的策略，通過理論分析和實驗比較，線性三角形模型算法簡單、直觀，雙電流閥值法雖然算法較之復(fù)雜，但是具有更高的位置估算精度，確保電機(jī)無反轉(zhuǎn)起動，并對SRM雙電流閥值慣性運行和缺相故障進(jìn)行了容錯實驗。
　　針對低速運行位置估計，本文將初始位置判斷的雙電流閥值法應(yīng)用到低速起動運行狀態(tài)，實現(xiàn)了電機(jī)兩種狀態(tài)下位置估計算法平穩(wěn)切換，同時考慮母線電壓的波動對電流閥值的影響，提出了變雙電流閥值的策略，提高了電流閥值對母線電壓的魯棒性，該算法還

4、避免了電感最大和最小區(qū)域因電感變化緩慢而帶來的位置估計誤差，因此具有較高位置估計精度，實驗驗證該算法具有很好的動態(tài)性能。
　　為了開展電機(jī)磁鏈特性實測，搭建了基于dsPACE和機(jī)械分度儀定位系統(tǒng)的磁鏈實測平臺，利用階躍電壓法，通過ControlDesk建立磁鏈檢測所需的虛擬儀表，系統(tǒng)方便對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時、準(zhǔn)確地捕獲、存儲和參數(shù)在線尋優(yōu)，方法簡單可靠。
　　針對SRM中、高速運行狀態(tài)位置估計，提出了五點法磁鏈優(yōu)化模型和改進(jìn)型指數(shù)

5、函數(shù)模型兩種特征位置磁鏈自動生成的改進(jìn)型簡化磁鏈無位置傳感器方案。通過理論分析和仿真對比，表明了這兩種磁鏈模型都具有很高的磁鏈特性精度。實驗結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的簡化磁鏈位置估計方法相比，所提的特征位置磁鏈自動生成的位置估計算法，更能實時動態(tài)的反應(yīng)電機(jī)運行特征，并且系統(tǒng)無需實測磁鏈特性曲線、無需存儲、無需查表等繁瑣的過程，提高了微處理器的實時性和位置估計的精度。
　　為了實現(xiàn)缺相和電流/電壓傳感器故障位置估計，分別提出了適合各自方法的

6、位置估計容錯方案，利用電機(jī)各相獨立性解決缺相故障下無位置傳感器容錯運行；通過分析電流/電壓傳感器的故障對電流閥值和磁鏈特性影響的不同，利用正常相的電磁特性間接估計出故障相的轉(zhuǎn)子位置，并通過實驗驗證了故障下的位置估計容錯方案的可行性。
　　傳統(tǒng)的電流梯形法不適應(yīng)變角度控制，降低了電機(jī)調(diào)速范圍，為此本文提出了基于電流滯環(huán)斬波PWM控制方式的無位置傳感器技術(shù)，推導(dǎo)和分析了滯環(huán)斬波PWM開通時間與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系，通過滯環(huán)PWM開通時間的比