基于LSSVM优化的SRM建模与转子位置检测研究
发布时间：2021-07-10 14:59
开关磁阻电机调速系统（Switched Reluctance Drive,SRD）作为一种性能优良的调速系统,它由开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）、功率变换器、控制器模块以及位置检测模块构成,具有结构简单、运行可靠、控制灵活等特点,被广泛应用。本文对开关磁阻电机的磁链建模和无位置检测技术研究现状进行了综述,以三相（12/8极）SRM作为研究的对象,分析了 SRM的基本结构与工作原理,利用试验测量法得到SRM非线性磁链特性与转矩特性的曲线,建立了 SRM磁链特性模型,在磁链模型的基础上研究了无位置传感器位置检测方法。由于SRM运行在磁路高度饱和的状态下,使得其磁链特性呈高度非线性,难以获得准确的数学模型。本文利用最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine,LSSVM）非线性映射能力,通过对样本数据训练与学习,创建了 SRM的磁链模型与转矩模型。为了提高磁链特性模型的精度,采用粒子群算法对LSSVM进行优化,通过仿真验证,优化前与优化后对比,明显提高了精度。然后基于优化后的最小二乘支持向量机建立以相...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．＇１?ＳＲＤ基本组成框图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｂａｓｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＲＤ??
方面［１７］：??（１）尽可能选取少的开关元器件，以降低成本；??（２）通过对主开关器件的控制，对相绕组的电流控制做到迅速有效；??（３）主开关器件与供电电源的电压额定值相近；??（４）可以为相绕组供应足够高的退磁电压，便于能够快速释放绕组磁场的能量，??将其回馈给电源；??ＳＲＭ以及整个系统控制器的设计在一定程度上影响着ＳＲＭ功率变换器的设计，并??没有理想的功率变换器能完全适合ＳＲＭ以及不一样的控制方法。本文采用不对称半桥??拓扑的三相１２／８极ＳＲＭ功率变换器，其拓扑结构如图２．２所示：??＋?ＶＤ１?２１?〇［＾?ＶＩ?ＶＤ３２＾?＾Ｐｖ３?ＶＤ５?２：??Ｕｓ?：：Ｃｓ?＾??Ｊ?ｃ］???Ｖ２?Ｚｉ?ＶＤ２?Ｏ－ｊ＾?Ｖ４?．?２ＳＶＤ４?Ｖ６?＇ｌｌ?ＶＤ６??图２．?２不对称半桥电路拓扑ＩＳ构图??Ｆｉｇ．?２．２?Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ?ｈａｌｆ?ｂｒｉｄｇｅ?ｍａｉｎ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｄｉａｇｒａｍ??如图２．２所示，Ａ、Ｂ、Ｃ三相中都包含两个主开关器件ＶＩ、Ｖ２及两个续流管ＶＤ１、??ＶＤ２。以Ａ相为例进行详细说明，当ＶＩ、Ｖ２接通，ＶＤ１、ＶＤ２截止时，给Ａ相绕组??的两端加上电源４，产生相电流，此刻为正电压回路，如图２．３?（ａ）。当ＶＩ、Ｖ２断开??时，Ａ相绕组此时的电动势极性变为相反，即Ａ相绕组两端电压－Ｕｓ，?ＶＤ１、ＶＤ２正向??－１０?－??
ｄ?Ｖｏｌｔａｇｅ??Ｃｏｎｔｒｏｌ，?ＣＶＣ）以及角度位置控制（Ａｎｇｅｌ?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｈｔｒｏｌ，ＡＰＣ）?［５Ｓ］。针对不同的转速情??况下，应采用不同的控制方式。??Ｕ）电流斩波控制方式（ＣＣＣ）??当ＳＲＭ在启动或低速运行的情况下，ＳＲＭ的相电流增长速度将会很迅速，能快速??到达电流的最大值，由于过大的电流和磁链峰值会损坏ＳＲＭ的绕组，为了防止此类情??况发生，因此对相电流的最大值进行限制成为必要，为了获得低速下的ＳＲＭ的恒转矩??特性，需采用电流斩波控制法。如图２．４所示即为电流斩波控制下的相电流波形。??ｉ、??Ｉ?斩波区间?｜??〇ｈｉ?６??图２．?４电流斩波控制波形??Ｆｉｇ．?２．４?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｂｙ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｈｏｐｐｅｒ??－１２?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于特殊位置检测的开关磁阻电机无位置传感器控制策略[J]. 李姗姗,李爱民,王青,刘江文. 电机与控制应用. 2018(12)
[2]微粒群优化相关向量机的开关磁阻电机转子位置自检测[J]. 项倩雯,袁野,于焰均. 电机与控制应用. 2018(10)
[3]基于DE-RVM的开关磁阻电机无位置传感器研究[J]. 肖丽,高峰,侯淑萍,牛峰,李立鹏. 河北工业大学学报. 2018(03)
[4]基于一种新型磁链模型开关磁阻电机无位置传感器技术[J]. 张磊,刘闯,韩守义. 电机与控制学报. 2018(07)
[5]开关磁阻电机三种控制策略研究[J]. 姜文涛,张懿,李宝生,彭志强,蔡燕. 科技创新与应用. 2016(03)
[6]基于LSSVM的多输入多输出开关磁阻电机建模[J]. 徐宇柘,曹彦萍,钟锐. 电机与控制学报. 2015(06)
[7]电流最优的多变量静态神经网络开关磁阻电机控制[J]. 张云,徐衍亮,孔辉,李元东. 电工技术学报. 2013(08)
[8]开关磁阻电机神经网络非线性映射建模方法研究[J]. 宋受俊,张蔓,尹文财,李岩. 微特电机. 2012(12)
[9]开关磁阻电机线性模型的建模与仿真研究[J]. 俞枭辰,王家军. 杭州电子科技大学学报. 2012(06)
[10]开关磁阻电机无位置传感器技术的研究现状和发展趋势[J]. 邓智泉,蔡骏. 南京航空航天大学学报. 2012(05)
博士论文
[1]开关磁阻电机无位置传感器控制关键技术研究[D]. 邵杰.南京航空航天大学 2017
[2]无位置传感器开关磁阻电机控制系统研究[D]. 宋宏志.中国矿业大学 2009
[3]开关磁阻电动机非线性建模及其高性能系统研究[D]. 蔡燕.天津大学 2006
硕士论文
[1]基于无位置传感器的SRM控制器的研究[D]. 孟腾腾.西安工业大学 2017
[2]基于DE-LSSVM的SRM转子位置间接检测及数字系统设计[D]. 陈军.江苏大学 2016
[3]基于Matlab/Simulink的开关磁阻电机控制仿真及软件开发[D]. 陈晓云.济南大学 2016
[4]考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器技术研究[D]. 马金洋.中国矿业大学 2016
[5]开关磁阻电机磁链特性研究与实时测试系统[D]. 窦龙华.江苏大学 2016
[6]基于滑模控制的SR电机间接位置检测技术研究[D]. 唐广雪.南京航空航天大学 2016
[7]基于支持向量机的SRM无位置传感器控制系统[D]. 崔迪.哈尔滨理工大学 2014
[8]基于神经网络的开关磁阻电机建模及无位置传感器控制[D]. 杜开亮.重庆大学 2013
[9]基于开通、关断角度优化的开关磁阻电机控制策略的研究[D]. 陈灵.中南大学 2010
[10]基于支持向量机的开关磁阻电机无位置传感器控制[D]. 贺子鸣.天津大学 2007
本文编号：3276135
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．＇１?ＳＲＤ基本组成框图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｂａｓｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＲＤ??
方面［１７］：??（１）尽可能选取少的开关元器件，以降低成本；??（２）通过对主开关器件的控制，对相绕组的电流控制做到迅速有效；??（３）主开关器件与供电电源的电压额定值相近；??（４）可以为相绕组供应足够高的退磁电压，便于能够快速释放绕组磁场的能量，??将其回馈给电源；??ＳＲＭ以及整个系统控制器的设计在一定程度上影响着ＳＲＭ功率变换器的设计，并??没有理想的功率变换器能完全适合ＳＲＭ以及不一样的控制方法。本文采用不对称半桥??拓扑的三相１２／８极ＳＲＭ功率变换器，其拓扑结构如图２．２所示：??＋?ＶＤ１?２１?〇［＾?ＶＩ?ＶＤ３２＾?＾Ｐｖ３?ＶＤ５?２：??Ｕｓ?：：Ｃｓ?＾??Ｊ?ｃ］???Ｖ２?Ｚｉ?ＶＤ２?Ｏ－ｊ＾?Ｖ４?．?２ＳＶＤ４?Ｖ６?＇ｌｌ?ＶＤ６??图２．?２不对称半桥电路拓扑ＩＳ构图??Ｆｉｇ．?２．２?Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ?ｈａｌｆ?ｂｒｉｄｇｅ?ｍａｉｎ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｄｉａｇｒａｍ??如图２．２所示，Ａ、Ｂ、Ｃ三相中都包含两个主开关器件ＶＩ、Ｖ２及两个续流管ＶＤ１、??ＶＤ２。以Ａ相为例进行详细说明，当ＶＩ、Ｖ２接通，ＶＤ１、ＶＤ２截止时，给Ａ相绕组??的两端加上电源４，产生相电流，此刻为正电压回路，如图２．３?（ａ）。当ＶＩ、Ｖ２断开??时，Ａ相绕组此时的电动势极性变为相反，即Ａ相绕组两端电压－Ｕｓ，?ＶＤ１、ＶＤ２正向??－１０?－??
ｄ?Ｖｏｌｔａｇｅ??Ｃｏｎｔｒｏｌ，?ＣＶＣ）以及角度位置控制（Ａｎｇｅｌ?Ｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｃｏｈｔｒｏｌ，ＡＰＣ）?［５Ｓ］。针对不同的转速情??况下，应采用不同的控制方式。??Ｕ）电流斩波控制方式（ＣＣＣ）??当ＳＲＭ在启动或低速运行的情况下，ＳＲＭ的相电流增长速度将会很迅速，能快速??到达电流的最大值，由于过大的电流和磁链峰值会损坏ＳＲＭ的绕组，为了防止此类情??况发生，因此对相电流的最大值进行限制成为必要，为了获得低速下的ＳＲＭ的恒转矩??特性，需采用电流斩波控制法。如图２．４所示即为电流斩波控制下的相电流波形。??ｉ、??Ｉ?斩波区间?｜??〇ｈｉ?６??图２．?４电流斩波控制波形??Ｆｉｇ．?２．４?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｂｙ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｈｏｐｐｅｒ??－１２?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于特殊位置检测的开关磁阻电机无位置传感器控制策略[J]. 李姗姗,李爱民,王青,刘江文. 电机与控制应用. 2018(12)
[2]微粒群优化相关向量机的开关磁阻电机转子位置自检测[J]. 项倩雯,袁野,于焰均. 电机与控制应用. 2018(10)
[3]基于DE-RVM的开关磁阻电机无位置传感器研究[J]. 肖丽,高峰,侯淑萍,牛峰,李立鹏. 河北工业大学学报. 2018(03)
[4]基于一种新型磁链模型开关磁阻电机无位置传感器技术[J]. 张磊,刘闯,韩守义. 电机与控制学报. 2018(07)
[5]开关磁阻电机三种控制策略研究[J]. 姜文涛,张懿,李宝生,彭志强,蔡燕. 科技创新与应用. 2016(03)
[6]基于LSSVM的多输入多输出开关磁阻电机建模[J]. 徐宇柘,曹彦萍,钟锐. 电机与控制学报. 2015(06)
[7]电流最优的多变量静态神经网络开关磁阻电机控制[J]. 张云,徐衍亮,孔辉,李元东. 电工技术学报. 2013(08)
[8]开关磁阻电机神经网络非线性映射建模方法研究[J]. 宋受俊,张蔓,尹文财,李岩. 微特电机. 2012(12)
[9]开关磁阻电机线性模型的建模与仿真研究[J]. 俞枭辰,王家军. 杭州电子科技大学学报. 2012(06)
[10]开关磁阻电机无位置传感器技术的研究现状和发展趋势[J]. 邓智泉,蔡骏. 南京航空航天大学学报. 2012(05)
博士论文
[1]开关磁阻电机无位置传感器控制关键技术研究[D]. 邵杰.南京航空航天大学 2017
[2]无位置传感器开关磁阻电机控制系统研究[D]. 宋宏志.中国矿业大学 2009
[3]开关磁阻电动机非线性建模及其高性能系统研究[D]. 蔡燕.天津大学 2006
硕士论文
[1]基于无位置传感器的SRM控制器的研究[D]. 孟腾腾.西安工业大学 2017
[2]基于DE-LSSVM的SRM转子位置间接检测及数字系统设计[D]. 陈军.江苏大学 2016
[3]基于Matlab/Simulink的开关磁阻电机控制仿真及软件开发[D]. 陈晓云.济南大学 2016
[4]考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器技术研究[D]. 马金洋.中国矿业大学 2016
[5]开关磁阻电机磁链特性研究与实时测试系统[D]. 窦龙华.江苏大学 2016
[6]基于滑模控制的SR电机间接位置检测技术研究[D]. 唐广雪.南京航空航天大学 2016
[7]基于支持向量机的SRM无位置传感器控制系统[D]. 崔迪.哈尔滨理工大学 2014
[8]基于神经网络的开关磁阻电机建模及无位置传感器控制[D]. 杜开亮.重庆大学 2013
[9]基于开通、关断角度优化的开关磁阻电机控制策略的研究[D]. 陈灵.中南大学 2010
[10]基于支持向量机的开关磁阻电机无位置传感器控制[D]. 贺子鸣.天津大学 2007
本文编号：3276135
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