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《浙江大学》 2012年
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开关磁阻电机无预设参数无位置传感器控制与在线磁链曲线校正

沈磊  
【摘要】:开关磁阻电机是一种新型交流调速系统,它具有结构简单,可靠性高,造价低廉等优点,并且在宽广的调速范围内具有较高的效率,受到越来越多的关注。 开关磁阻电机运行时,需要位置传感器实时提供位置信息以保持电机同步。而位置传感器增加了成本,降低了系统可靠性并增大了产品的体积。通过检测电机电压、电流等信号间接获得位置信息的无位置传感器控制技术是开关磁阻电机的重要研究方向。现有的无位置传感器控制方法依赖于电机预设参数模型,而在应用中,电机的电磁特性也将发生变化,进而导致算法误差增加甚至失效。限制了无位置传感器控制技术在实际工程中的应用。为此,本文提出了宽速度范围无预设电磁参数无位置传感器控制策略,对控制方法进行了深入研究。针对电机起动,提出了一种基于自举电路的初始位置检测方法。该方法通过检测自举电路充电过程中电流峰值所对应的时间来计算相绕组当前位置的不饱和电感,根据各相电感与电机电感曲线固有的几何关系获得精确的转子初始位置。对于电机低速和高速运行,提出了一种快速的开关磁阻电机在线磁链测量方法。该方法首先将电机旋转至对齐位置,然后向电机所有相同时注入脉冲电流,利用脉冲响应以及二阶傅立叶级数磁链模型获得电机不同电流不同角度下的磁链。利用在线获得的磁链曲线族,基于磁链/电流无位置传感器控制方法,实现了开关磁阻电机在没有任何预设参数条件下从低速到高速的无位置传感器运行。 在电机产品生产过程中常常会出现转子偏心的问题。由于开关磁阻电机气隙长度较小,转子偏心将对电机控制和运行性能产生严重影响。检测转子偏心对磁链曲线的影响是解决该问题的基础。本文提出了一种考虑转子偏心的在线磁链曲线校正方法。该方法利用实际测量磁链和估计磁链的偏差,对预先设置的二阶傅立叶级数磁链模型的幅值和角度进行修正,得到每一相对应不同转子极时所对应的磁链曲线。利用该方法,不仅可以有效提高开关磁阻电机控制算法的控制性能,而且可以构建实时的转子偏心故障诊断算法。 最后,本文构建了实验软硬件平台,通过实验验证了以上各方法的有效性和正确性。通过仿真等手段分析了误差产生的原因,给出了在实际工程应用中应注意的问题,并给出了相应的建议。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM352

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