開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器技術(shù).pdf

1、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（Switched Reluctance Motor，簡(jiǎn)稱(chēng)SRM）具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固等特點(diǎn)，適于高速運(yùn)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(wú)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(cuò)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(chǎng)合中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本文分別針對(duì)起動(dòng)和低速運(yùn)行，以及中/

2、高速運(yùn)行提出了多種新型的無(wú)位置傳感器控制算法?？紤]到電機(jī)的容錯(cuò)運(yùn)行，本文還對(duì)無(wú)位置傳感器的容錯(cuò)控制技術(shù)進(jìn)行了探索。
　　針對(duì)電機(jī)的帶載起動(dòng)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(wú)位置傳感器控制方法，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，非導(dǎo)通相電感雙閥值法具備開(kāi)通、關(guān)斷角可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足高性能起動(dòng)的要求。為實(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)精確初始定位，確保電機(jī)無(wú)反轉(zhuǎn)起動(dòng)，而且還可以實(shí)現(xiàn)空載或輕載模式下的無(wú)位置傳感器運(yùn)行控制。本文所提出的起動(dòng)方法共同的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需預(yù)知電機(jī)的電磁特性曲線，無(wú)需復(fù)雜的模型計(jì)算和存儲(chǔ)，無(wú)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(duì)中高速運(yùn)行，提出了一種磁鏈特性曲線的近似獲取方法?；诖沛満碗姼刑匦郧€，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(dòng)態(tài)閥值的無(wú)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(guò)比較實(shí)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(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無(wú)位置傳感器運(yùn)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(yùn)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(dòng)態(tài)閥值法則避免了這一問(wèn)題，它相對(duì)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(shí)現(xiàn)等環(huán)節(jié)，因此更易于實(shí)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(méi)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(shí)現(xiàn)，因此不會(huì)增加系統(tǒng)的硬件資源。
　　為避開(kāi)無(wú)位置傳感器算法對(duì)磁鏈、電感特性數(shù)據(jù)的依賴(lài)，避免復(fù)雜存儲(chǔ)、建模和復(fù)雜計(jì)算環(huán)節(jié)，本文針對(duì)中、高速運(yùn)行區(qū)，還提出了一種基于電感斜率法的對(duì)齊位置點(diǎn)估計(jì)方法。該方法作為一種“單周期單特殊點(diǎn)估

6、計(jì)”的位置估計(jì)策略，可以進(jìn)一步提高位置估計(jì)算法的實(shí)時(shí)性和快速性。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為解決采用電感斜率過(guò)零檢測(cè)法在開(kāi)通角提前時(shí)存在誤脈沖的問(wèn)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(jì)相，從而避免電感斜率在開(kāi)通角位置的突變;其二，采用電流斜率檢測(cè)與電感斜率過(guò)零檢測(cè)相結(jié)合的方法來(lái)重構(gòu)位置檢索脈沖，從而消除開(kāi)通位置的誤脈沖信號(hào)，同時(shí)保持對(duì)齊位置點(diǎn)信息。考慮到電機(jī)的容錯(cuò)運(yùn)行，針對(duì)上述方法分別研究了位置估計(jì)的