开关磁阻电机无位置传感器控制方案的实现

摘要

开关磁阻电机传动系统（Switched Reluctance Motor Drive，简称SRD）是近三十多年来逐渐兴起的一种新型的机电一体化交流传动系统，具有结构简单、坚固、成本低、工作可靠、调速性能好等优点，是当代电气传动领域的热门课题之一。
　　 鉴于SRD运行过程中存在较大的转矩脉动，其推广和应用受到了严重的制约，因此，抑制转矩脉动成为SRD比较热门的研究方向之一。另外，实时而准确的得到转子的位置信息是SRD能够可靠运行必要前提。由于位置传感器不仅会增加机械结构的复杂性、提高系统成本，而且所得到的转子位置的信息易受环境因素的干扰，造成控制的难度加大及运行可靠性的降低，所以，无位置传感器控制技术的研究具有重要意义。本文主要就上述两方面的问题进行了研究。
　　 为了减小转矩脉动，本文基于转矩分配函数建立了开关磁阻电机的传动系统。在选择合适转矩分配函数的基础上，根据实际的转子位置将期望的转矩分配到各相绕组，然后，通过转矩环确保各相转矩的实现，从而减小了转矩脉动。系统仿真验证了这一方案的有效性。
　　 为了实现无位置传感器控制的方案，本文使用简化磁链法对换相位置进行检测，根据绕组相电压和相电流等信息求出相绕组实际磁链，然后，再根据实际磁链与当前电流下参考磁链的偏差确定换相位置，由此实现SRD的无位置传感器方案。鉴于上述方案无法确定转子初始位置，本文提出了通过自举电容向各相通入电压脉冲，然后根据各相电流大小获得转子初始位置范围的方案，并由此完成电机的起动。论文最后，对上述无位置传感器方案的SRD进行了仿真，验证了方案有效性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 开关磁阻电机传动系统的发展概况

1．2 SRD的主要研究方向

1．2．1 SRD转矩脉动抑制技术

1．2．2 SRD无位置传感器控制技术

1．3 本文主要内容

1．4 章节安排

1．5 本章小结

第2章 开关磁阻电机的传动系统

2．1 SRM的结构及运行原理

2．2 功率变换器

2．2．1 不对称半桥型功率变换器

2．2．2 不对称半桥改进型功率变换器

2．2．3 电容裂相型功率变换器

2．2．4 (n+1)型功率变换器

2．3 检测装置

2．4 控制器与传统控制方式

2．4．1 电流斩波控制(CCC)

2．4．2 角度位置控制(APC)

2．4．3 脉宽调制控制(PWM)

2．5 本章小结

第3章 开关磁阻电机的数学模型

3．1 SRM的基本方程式

3．1．1 电压方程式

3．1．2 机械方程式

3．1．3 动力学方程式

3．2 线性模型

3．3 准线性模型

3．4 非线性模型

3．5 本章小结

第4章 开关磁阻电机传动系统的实现

4．1 转矩分配函数

4．2 基于转矩分配函数的控制系统

4．2．1 转速控制器

4．2．2 转矩控制器

4．3 系统的实现及仿真结果

4．4 本章小结

第5章 SRM无位置传感器控制系统的实现

5．1 SRM转子无位置传感器方案的实现

5．2 转子初始位置的确定

5．3 基于转矩分配函数的无位置传感器控制系统的实现

5．3．1 换相位置的确定

5．3．2 转速的估计

5．4 系统仿真与结果分析

5．5 本章小结

第6章 全文总结

6．1 论文工作总结

6．2 下一步研究计划

参考文献

致谢