雙開關(guān)磁阻電機無位置傳感器控制系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、實時而準確的轉(zhuǎn)子位置信息是開關(guān)磁阻電機（SRM）可靠運行和高性能控制的必要前提。然而位置傳感器提高了系統(tǒng)成本和復(fù)雜度，更重要的是降低了系統(tǒng)的堅固性和適應(yīng)性，影響系統(tǒng)運行的可靠性，尤其是在潮濕、振動、多塵等環(huán)境較惡劣的場合。因此，無位置傳感器的SRM控制技術(shù)成為國內(nèi)外的研究熱點。
　　本文以雙SRM電牽引采煤機為研究背景，研發(fā)無位置傳感器的雙機電牽引采煤機控制系統(tǒng)，以提高SRM控制系統(tǒng)的可靠性，具有極高的社會效應(yīng)和經(jīng)濟價值。以三相1

2、2/8極18.5kW SRM為研究對象，研究了SRM的磁鏈特性在線檢測、全速度范圍的無位置傳感器控制、雙機交叉耦合同步控制和PWM整流器預(yù)測電流控制策略。
　　在簡要分析SRM數(shù)學(xué)模型、運行特性與控制方式的基礎(chǔ)上，對樣機進行了堵轉(zhuǎn)試驗，獲得了靜態(tài)磁鏈-電流-轉(zhuǎn)子位置角度的特性曲線族；通過JMAG軟件對樣機進行了三維有限元分析，其結(jié)果驗證了堵轉(zhuǎn)試驗獲得的磁鏈特性數(shù)據(jù)的可信度。針對現(xiàn)有堵轉(zhuǎn)試驗或有限元分析方法獲取磁鏈特性的局限性，提出

3、了磁鏈特性在線檢測方法，通過DSP中的串行通信接口（SCI）模塊，將磁鏈-電流-轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機，由邊界值限制徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對所獲取的樣本數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，最終獲得磁鏈特性數(shù)據(jù)，三種功率等級的SRM磁鏈特性數(shù)據(jù)實驗結(jié)果驗證了方法的可行性和可移植性。
　　針對位置傳感器的使用帶來的不便與弊端，簡要介紹了位置傳感器反饋與速度反饋原理，在對電感曲線進行傅立葉級數(shù)展開和諧波分析的基礎(chǔ)上，提出了基于動態(tài)電感模型的SRM轉(zhuǎn)子位置估計方法，

4、分析了三相電感的計算方法和傅立葉級數(shù)展開系數(shù)的變化規(guī)律，給出了SRM轉(zhuǎn)子位置角度的計算方法。提出了激勵脈沖法與動態(tài)電感模型相結(jié)合的四象限全速度范圍的無傳感器控制策略，設(shè)計實現(xiàn)了無位置傳感器SRM控制器。
　　針對雙機牽引采煤機的功率輸出平衡問題，提出了SRM平均轉(zhuǎn)矩在線計算模型。針對現(xiàn)有雙機交叉耦合控制采用單一反饋造成負載運行時雙機功率偏差問題，提出了速度差與轉(zhuǎn)矩差雙反饋交叉耦合雙機同步控制策略，同時分析了雙SRM無傳感器控制系統(tǒng)

5、的主CPU硬件架構(gòu)與系統(tǒng)軟件設(shè)計，并給出了模糊控制轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法。
　　針對采煤機SRM雙機牽引系統(tǒng)中的整流單元普遍采用不控整流或簡單回饋方式，提出滿足采煤機在大傾角工作面上可靠實現(xiàn)四象限運行的PWM整流器控制策略。分析了整流器的拓撲結(jié)構(gòu)及低頻數(shù)學(xué)模型，分析了電流控制過程中滯后一拍對整流器性能的影響，給出了波特圖分析。在此基礎(chǔ)上，提出了無差拍預(yù)測電流控制策略，給出了控制算法。
　　在分析采煤機負載特性的基礎(chǔ)上，將依托本