开关磁阻电机间接位置检测技术研究

发布时间：2017-08-01 14:12

  本文关键词：开关磁阻电机间接位置检测技术研究

  更多相关文章： 无位置传感器技术 开关磁阻电机 容错技术 磁链特性 简化磁链法

【摘要】：开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor简称SRM)结构简单坚固,其定转子都是凸极结构,转子无绕组无永磁,定子上绕有集中绕组,加工工序少,周期短,成本低,特别适用于高速运行和高温、工矿等恶劣环境。但是闭环控制中位置传感器的引入,不仅增加了系统的成本和复杂性,同时降低了系统的可靠性和坚固性,因此SRM无位置传感器技术日益成为各国学者关注的焦点。本文针对SRM的初始位置检测及中高速运行分别提出相应的位置估计算法,并且在中高速运行时针对脉冲丢失现象提出相应的容错估计算法,提高了本文提出的无位置传感器技术方案在实际运行环境下的可靠性与鲁棒性。针对SRM初始位置检测,在分析脉冲注入法的原理基础上,解析了在零转速时转子位置与相电感和相电流的关系,提出一种固定脉冲电流峰值,通过比较三相电流的上升时间的方法,确定SRM的初始导通相,该方法简单直接,不需要复杂的计算过程,实用性强。通过仿真和实现验证了该算法理论的正确性。针对SRM磁链特性的实测,建立了以d SPACE1104微处理器为核心,辅以机械分度仪等设备的磁链特性检测平台。研究了在阶跃电压法下的磁链实测和优化过程,整个实测过程简单、方便。针对由于SRM本身结构上的特点,在最大电感位置和最小电感位置存在凸台现象导致初始定位不精确的问题,提出一种基于一相对称性的算术平均值求磁链的方法,提高了特征位置磁链的精度,为后续的无位置传感器技术方案做好铺垫。本文提出的基于特征位置的SRM间接位置检测方案是采用改进型的简化磁链法。针对传统方案通过建立转子位置-相电流-磁链几者之间关系的三维表格,给处理器带来较大负担的缺陷,本文提出了一种采用改进型指数函数磁链建模的方法,通过性能对比分析,验证了该磁链模型具有更高的精度。在分析本文所用三相12/8极SRM结构特点的基础上,提出一种以15°为特征位置的单特征点无位置传感器技术方案。该方案原理简单,易实现,可以拓宽到其他不同定转子极数配比的SRM中。同时针对实验过程中,采用相间交错算法时,由于单个脉冲信号丢失,造成电机停转的现象,提出容错运行方案。该方案首先将原算法改进成采用导通相自身电磁特性,通过延迟角度,确定位置信号边沿触发脉冲的方法,然后在此基础上针对单相容错和两相容错,分别提出了适用于各自情况的容错解决方案,最后通过仿真和实验验证了上述理论的正确性。
【关键词】：无位置传感器技术 开关磁阻电机 容错技术 磁链特性 简化磁链法
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM352
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 课题研究背景及意义12
• 1.2 开关磁阻电机无位置传感器技术国内外研究现状12-19
• 1.2.1 初始位置检测技术13-14
• 1.2.2 低速运行位置检测技术14-16
• 1.2.3 中、高速运行位置检测技术16-19
• 1.3 无位置传感器关键技术研究19
• 1.4 本文研究的主要内容19-21
• 第二章 开关磁阻电机驱动系统基本原理及特点21-25
• 2.1 SRD系统基本构成21-23
• 2.1.1 SR电机21
• 2.1.2 功率变换器21-22
• 2.1.3 控制器22
• 2.1.4 位置传感器22-23
• 2.2 SRM数学模型23
• 2.3 SRM基本控制方式23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 基于脉冲注入法的开关磁阻电机初始位置检测技术25-35
• 3.1 脉冲注入法基本原理25-27
• 3.1.1 SRM脉冲注入基本原理25-26
• 3.1.2 SRM基于相电感的分区策略26-27
• 3.2 基于时间阈值的脉冲注入法基本原理27-29
• 3.2.1 时间阈值下电流上升量确定规则28-29
• 3.3 采用时间阈值与电流阈值的对比分析29-30
• 3.4 采样频率引入的误差分析30
• 3.5 仿真验证30-33
• 3.6 实验分析33-34
• 3.7 本章小结34-35
• 第四章 基于特征位置的开关磁阻电机间接位置检测技术35-56
• 4.1 SRM磁链特性检测35-40
• 4.1.1 SRM磁链特性检测原理35-37
• 4.1.2 SRM磁链特性检测平台设计37
• 4.1.3 SRM磁链特性实测37-39
• 4.1.4 特征位置磁链优化39-40
• 4.2 开关磁阻电机非线性建模40-43
• 4.2.1 磁链模型建立40-41
• 4.2.2 模型性能分析41-43
• 4.2.2.1 与传统指数函数模型对比41-42
• 4.2.2.2 与反正切函数模型对比42-43
• 4.3 特征位置简化磁链方案43-48
• 4.3.1 方案原理分析44
• 4.3.2 特征位置选取44-45
• 4.3.3 特征位置检测方案选取45-47
• 4.3.4 不同特征位置对位置信号估算精度分析47-48
• 4.4 容错分析48-49
• 4.5 仿真验证49-51
• 4.5.1 800r/min时的仿真结果49-50
• 4.5.2 1200 r/min时的仿真结果50-51
• 4.6 实验分析51-55
• 4.6.1 800r/min时的实验验证51-52
• 4.6.2 1200 r/min时的实验验证52-53
• 4.6.3 无位置动态运行实验53-54
• 4.6.4 容错控制实验验证54-55
• 4.7 本章小结55-56
• 第五章 全文总结与展望56-58
• 5.1 全文总结56
• 5.2 进一步研究工作的展望56-58
• 参考文献58-63
• 致谢63-64
• 在学期间发表的论文64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 纪良文,蒋静坪,何峰;基于径向基函数神经网络的开关磁阻电机建模[J];电工技术学报;2001年04期

2 王双红,詹琼华;单相开关磁阻电机及其控制[J];微电机(伺服技术);2002年04期

3 李俊卿,李和明;开关磁阻电机发展综述[J];华北电力大学学报;2002年01期

4 孙剑波,詹琼华;一种利于开关磁阻电机降噪的新散热筋结构[J];电工技术学报;2005年09期

5 茅靖峰;赵德安;刘羡飞;施凯;;混合动力汽车用开关磁阻电机发电运行[J];微特电机;2005年12期

6 李同华;;开关磁阻电机的工作原理和调速性能[J];起重运输机械;2005年10期

7 茅靖峰,刘羡飞,吴晓;开关磁阻电机发电运行原理与实现[J];南通大学学报(自然科学版);2005年01期

8 尚中仁;;开关磁阻电机在煤矿生产中的应用[J];煤炭技术;2006年08期

9 刘迪吉;;开关磁阻电机发展及应用[J];电气技术;2006年07期

10 孙晓明;赵德安;刘东;蒋海波;蒋春彬;;基于开关磁阻电机的车用集成起动交流制动系统研究[J];微电机;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张荣;李俊丽;张臻;;开关磁阻电机的应用及其研究的前沿问题[A];第十届全国煤矿自动化学术年会论文集[C];2000年

2 盛威;程康;张侃健;费树岷;;一类开关磁阻电机的终端滑模控制器设计[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第一分册）[C];2009年

3 刘迪吉;;开关磁阻电机发展综述[A];电气技术发展综述[C];2004年

4 崔玉龙;赵英凯;刘教民;;中速开关磁阻电机的仿真研究[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年

5 张媛;邓智泉;;一种新型确定无轴承开关磁阻电机中超前角的方法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

6 修杰;夏长亮;;开关磁阻电机的模糊自适应PID控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

7 朱曰莹;赵桂范;韩光省;杨娜;唐骏;;基于车辆动态负载的开关磁阻电机驱动特性分析[A];2013年中国智能自动化学术会议论文集（第三分册）[C];2013年

8 王宏华;;开关磁阻电机两步换相法的局限及改进[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

9 曹鑫;杨钢;张媛;邓智泉;;无轴承开关磁阻电机双相励磁建模分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

10 周强;刘闯;朱学忠;刘迪吉;;开关磁阻电机专用集成电路的设计与应用[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 肖国林;科汇打造开关磁阻电机研发基地[N];中国工业报;2006年

2 ，

本文编号：604628