開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)寬轉(zhuǎn)速無(wú)位置傳感器及其容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（Switched Reluctance Motor簡(jiǎn)稱SRM）為雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上無(wú)永磁材料，由硅鋼片重壓而成，沒(méi)有繞組，只有定子上有線圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，電機(jī)加工工序少，成本低，易于冷卻，特別適合高速運(yùn)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(shí)降低了系統(tǒng)的可靠性和堅(jiān)固性，因此SRM無(wú)位置傳感器技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。
　　本文針對(duì)初始位置、低速起動(dòng)運(yùn)

2、行、中高速運(yùn)行狀態(tài)下分別提出了相應(yīng)的位置估計(jì)算法，以滿足SRM寬轉(zhuǎn)速無(wú)位置傳感器的控制運(yùn)行，并對(duì)缺相和電流/電壓傳感器故障下位置估計(jì)容錯(cuò)方案進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　針對(duì)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(jì)方法，線性三角形模型通過(guò)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(shí)估算轉(zhuǎn)子初始位置角；雙電流閥值是通過(guò)設(shè)置雙電流閥值對(duì)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(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)比較，線性三角形模型算法簡(jiǎn)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(wú)反轉(zhuǎn)起動(dòng)，并對(duì)SRM雙電流閥值慣性運(yùn)行和缺相故障進(jìn)行了容錯(cuò)實(shí)驗(yàn)。
　　針對(duì)低速運(yùn)行位置估計(jì)，本文將初始位置判斷的雙電流閥值法應(yīng)用到低速起動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)兩種狀態(tài)下位置估計(jì)算法平穩(wěn)切換，同時(shí)考慮母線電壓的波動(dòng)對(duì)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(duì)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(lái)的位置估計(jì)誤差，因此具有較高位置估計(jì)精度，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該算法具有很好的動(dòng)態(tài)性能。
　　為了開(kāi)展電機(jī)磁鏈特性實(shí)測(cè)，搭建了基于dsPACE和機(jī)械分度儀定位系統(tǒng)的磁鏈實(shí)測(cè)平臺(tái)，利用階躍電壓法，通過(guò)ControlDesk建立磁鏈檢測(cè)所需的虛擬儀表，系統(tǒng)方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地捕獲、存儲(chǔ)和參數(shù)在線尋優(yōu)，方法簡(jiǎn)單可靠。
　　針對(duì)SRM中、高速運(yùn)行狀態(tài)位置估計(jì)，提出了五點(diǎn)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(dòng)生成的改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈無(wú)位置傳感器方案。通過(guò)理論分析和仿真對(duì)比，表明了這兩種磁鏈模型都具有很高的磁鏈特性精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的簡(jiǎn)化磁鏈位置估計(jì)方法相比，所提的特征位置磁鏈自動(dòng)生成的位置估計(jì)算法，更能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的反應(yīng)電機(jī)運(yùn)行特征，并且系統(tǒng)無(wú)需實(shí)測(cè)磁鏈特性曲線、無(wú)需存儲(chǔ)、無(wú)需查表等繁瑣的過(guò)程，提高了微處理器的實(shí)時(shí)性和位置估計(jì)的精度。
　　為了實(shí)現(xiàn)缺相和電流/電壓傳感器故障位置估計(jì)，分別提出了適合各自方法的

6、位置估計(jì)容錯(cuò)方案，利用電機(jī)各相獨(dú)立性解決缺相故障下無(wú)位置傳感器容錯(cuò)運(yùn)行；通過(guò)分析電流/電壓傳感器的故障對(duì)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(jì)出故障相的轉(zhuǎn)子位置，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了故障下的位置估計(jì)容錯(cuò)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(wú)位置傳感器技術(shù)，推導(dǎo)和分析了滯環(huán)斬波PWM開(kāi)通時(shí)間與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系，通過(guò)滯環(huán)PWM開(kāi)通時(shí)間的比