開關磁阻電機全速度范圍無位置傳感器控制系統研究與設計的論文說明

　　開關磁阻電機（SRM ）具有結構簡單、控制靈活、容錯能力強等諸多優點而開關磁阻電機驅動系統（ SRD ）更是融合了交直流兩大調速系統的優點，現已廣泛應用于礦山開采、航空、電動車驅動、機床設備等諸多工業領域。而用 于檢測轉子位置信息的位置傳感器給 SRD 帶來了系統可靠性降低、安裝調試不便、成本和復雜度增加等不利影響，成為 SRM 推廣普及的瓶頸，因此， SRM 無位置傳感器控制技術研究具有極為重要的工程實用意義。本文針對 SRM 啟動及高低速驅動運行不同工作狀態，研究了一種基于復平面電感模型無位置控制方案。本文首先對國內外在SRM 啟動及驅動運行不同工作狀態下轉子位置檢測技術的研究成果進行了總結，介紹了 SRM 工作原理、基礎數學方程及數學模型，討論了常用的控制策略和運行特性。

　　之后，本文采用了JMAG 有限元和半周期激勵兩種方法對 18 .5kW 實驗樣機進行了磁鏈特性曲線獲取，給出了兩種方法的磁鏈獲取原理及步驟，并通過了JMAG 軟件對 18.5kW SRM 的磁通密度和磁場強度進行了三維有限元仿真分析，此外，文章還對以上兩種磁鏈獲取方法得到的 18.5kW 樣機磁鏈結果進行了分析。再次，本文針對SRM 啟動、低速及高速驅動運行狀態下轉子位置檢測問題，提出了一種基于復平面電感模型的全速度范圍無位置傳感器控制方案。文章從復平面電感模型與轉子角度之間存在的函數關系入手對角度估計的原理進行了說明，并給出了利用 SRM 磁鏈特性求解復平面電感模型三項系數的方法， 進一步分析了不同扇區內角度估計的誤差。在此基礎之上，詳細闡述了啟動和低速驅動運行三相電感及高速驅動運行參考相電感獲取方法，給出了各狀態下參考相選擇規律，分析了電感飽和效應對低速驅動運行時轉子角度估計的影響，并采取了三項系數補償措施以消除影響。通過 MATLAB 仿真對不同工作狀態下轉子位置檢測方法的可行性進行了驗證。此外，本文還給出了從啟動、低速到高速驅動運行全速度范圍無位置傳感器控制方案，并對方案中的高低速無位置算法的切換策略進行了可行性仿真驗證。

　　最后，本文介紹了無位置傳感器實驗平臺的軟硬件設計，并對提出的全速度范圍無位置控制算法進行了全面的實驗驗證，驗證結果表明本文提出的啟動、低速及高速驅動各運行狀態下的無位置傳感器控制算法均具有較高可行性。