考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器技术研究

发布时间：2017-06-30 03:07

  本文关键词：考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)具有结构简单坚固,启动电流小,容错运行能力强,启动转矩大等优点,现已广泛应用于电动车驱动、矿山开采、家用电器等领域。但用于检测转子位置信息的位置传感器的安装造成SRM结构复杂,成本增加,可靠性降低,限制了开关磁阻电机的普及。因此,开关磁阻电机无位置传感器技术的研究具有较高的学术价值和应用价值。由于SRM各相的导通角通常大于步进角,所以在实际工程应用中,为提高转矩输出能力,电机常常处于两相同时励磁状态。此时,两励磁相之间存在磁场耦合,由此产生的互磁链对绕组的磁链及电感都有较大影响,进而对基于磁链模型、电感模型的无位置传感器控制技术的转子角度估算精度造成影响。本文在基于非线性自感模型的SRM无位置传感器控制技术基础上,提出了一种消除相间互感影响的无位置传感器转子角度估算方法,该方法可以消除相间互感对转子位置估算的影响,且无需测量相间互感的大小。本文首先总结了国内外关于SRM无位置传感器控制技术及相间互感的研究现状,介绍了SRM的基本工作原理、基础数学方程及一般控制方式。之后,为了研究电机的电磁特性,本文通过有限元分析软件Ansoft Maxwell建立了18.5k W开关磁阻电机的仿真模型,并对其进行了二维仿真分析。研究了SRM的自感特性及不同励磁模式下的互感特性,并介绍了一种基于半周期激励法的自感磁链在线获取方法。再次,针对SRM运行在单相励磁模式和两相励磁模式时分别给出了转子角度估算方案。首先研究了单相励磁模式下基于非线性自感模型的转子位置估算方案;然后讨论了两相励磁模式下相间互感对转子角度估算的影响,并提出了磁链差值法得到两励磁相的自感差,根据在线预估法得到前一导通相的自感值,由此可求得两相励磁模式下参考相的自感值;之后利用求得的角度估算区域内参考相的自感值,再结合前面提出的非线性自感模型进行转子角度计算,并通过MATLAB对此无位置传感器控制算法进行仿真,验证其可行性;最后针对SRM无位置传感器控制系统的启动采用了基于激励脉冲法的初始转子位置估计策略,并进行仿真验证。最后,介绍了无位置传感器控制系统的硬件实现平台及软件设计方案,在此基础上,对本文所提出的无位置传感器控制算法的可行性进行了实验验证,并对实验结果进行了分析总结。
【关键词】：开关磁阻电机 非线性自感模型 相间互感 无位置传感器
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要5-17
• 变量注释表17-19
• 1 绪论19-25
• 1.1 引言19
• 1.2 选题目的和意义19-20
• 1.3 国内外相关技术研究现状20-23
• 1.4 本文研究内容23-25
• 2 SRM基本原理及控制策略25-33
• 2.1 SRM结构和基本原理25
• 2.2 SRM基本数学方程25-27
• 2.3 SRM位置检测27-29
• 2.4 SRM控制方式29-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 SRM有限元分析及其电感特性研究33-50
• 3.1 引言33
• 3.2 考虑互感的SRM特性研究33-36
• 3.3 SRM有限元分析36-41
• 3.4 SRM互感特性研究41-45
• 3.5 基于半周期激励法的自感磁链特性在线实验测量45-49
• 3.6 本章小结49-50
• 4 消除互感影响的SRM无位置传感器控制技术50-73
• 4.1 引言50
• 4.2 单相励磁模式下转子位置估算方案50-57
• 4.3 两相励磁模式下转子位置估算方案57-62
• 4.4 考虑相间互感的角度估算方案62-68
• 4.5 基于激励脉冲法的SRM启动策略68-71
• 4.6 本章小结71-73
• 5 无位置传感器控制平台实现及实验结果分析73-84
• 5.1 引言73
• 5.2 SRM控制系统硬件总体结构73-75
• 5.3 控制系统软件设计75-76
• 5.4 实验结果与分析76-83
• 5.5 本章小结83-84
• 6 结论与展望84-86
• 参考文献86-90
• 作者简历90-92
• 学位论文数据集92

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