【摘 要】
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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)凭借其简易坚固的物理结构、极强的适应性、容错能力以及宽调速区间被广泛应用于航天航空、新能源汽车等多种高性能电气传动领域。准确地掌握转子角度信息是控制电机运行以及计算转速的关键。传统的SRM采用机械位置传感器采集转子角度信息,进而驱动电机运转,但机械传感器易受外界极端环境(如高温、高粉尘)的影响,限制了电机的应用推广。因此,研
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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)凭借其简易坚固的物理结构、极强的适应性、容错能力以及宽调速区间被广泛应用于航天航空、新能源汽车等多种高性能电气传动领域。准确地掌握转子角度信息是控制电机运行以及计算转速的关键。传统的SRM采用机械位置传感器采集转子角度信息,进而驱动电机运转,但机械传感器易受外界极端环境(如高温、高粉尘)的影响,限制了电机的应用推广。因此,研究适用于SRM的无位置传感器控制方法具有重要的实际意义。研究高精度的SRM无位置传感器控制方法,首先需要建立准确的SRM数学模型。本文在一台三相12/8极开关磁阻电机上进行了堵转实验,通过处理实验采集的磁链数据,利用特殊位置点的磁链-电感-电流之间的函数关系完成了傅里叶级数电感解析建模,结合三维转矩查找表,根据SRM基本方程搭建了本体仿真模型。传统电感法估计转子位置角度时,位置估计精度极易受到电感谐波以及电感饱和等影响。为了提高转子位置估计精度,本文通过对电感傅里叶级数表达式进行坐标变换,消除电感的直流分量和偶次谐波分量,使得电感波形更接近正弦波,此时,利用坐标变换后的电感估计转子角度,位置估计精度提高。在此基础上,进行差值电感辨识,消除电感三的倍数次谐波分量,使得用傅里叶级数表示电感更加精确。然后,利用差值电感矢量估计转子位置角度。考虑到电感易受磁饱和影响导致位置估计误差变大问题,提出了在差值电感特征点处利用脉冲定位估计转子位置的方法,由于特征点位置随电流变化一致,故利用该方法估算转子位置角度时,估计误差较小且几乎不受电感饱和因素的影响。最后,对本文提出的三种位置估计方法进行了仿真验证,与传统方法相比,位置估计误差依次减小,仿真验证了三种算法理论的正确性。为了进一步验证所提位置估计算法的有效性,本文在一台电机功率为15k W,控制器为DSP-TMS320F2812的SRM调速系统控制平台上进行了实验验证。文中简要介绍了实验平台,实验结果表明,本文所提的三种位置估计方法均能很好的实现SRM无位置传感器运行,并在一定程度上减小了估计误差,提高了位置估计精度。
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