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无位置传感器SRM混合算法的运行控制策略研究

作　者: 贾婧
导　师: 董砚
学　校: 河北工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 开关磁阻电机 间接位置检测 脉冲激励 电流梯度
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


开关磁阻电机驱动系统(SRD)目前已成为调速领域的研究热点之一。作为其核心的开关磁阻电机(SRM)也因其结构简单、坚固,成本低廉,调速范围宽及其较高的系统效率等优点,广泛应用于工业、航天、汽车制造业等各个方面。但由于位置传感器的存在不仅大大降低了系统的可靠性,同时增加了系统的成本,使得开关磁阻电机的应用范围受到了限制。因此,无位置传感器SRM的间接位置检测技术已成为目前国内外研究的重点课题。首先,本文提出了一种基于8/6结构SRM的单双相交替导通的新型供电方式。传统单相导通供电方式与两相同时导通的供电方式的共同点在于,电机转子每转过一个步进角15°时进行一次强迫换相,以完成定子绕组导通相和关断相的切换。本文通过对SRM矩角特性和转矩矢量特性的分析,提出了一种由A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A顺序激励的定子绕组的新型供电方式。该新型导通方式通过对电机步进角的细分,缩小了SRM的换相区间,提高了SRD系统位置检测的定位精度。随后结合SRM相电感曲线特性,得出了混合导通方式下SRM绕组的换相逻辑,为这种方式在8/6结构SRM中的应用提供了依据。其次,本文在重点分析SRM线性电感模型的基础之上,采用电流定位法的思想,研究了转子初始位置的检测方案及初始导通相的确定方法。当电机低速运行时,采用向空闲相注入检测脉冲得到响应电流,通过不断比较脉冲响应电流峰值和电流阈值大小,可以判断绕组的换相时刻是否到来。当电机高速运行时,无法忽略的相间互感和占据电流大半周期的励磁电流将增大脉冲激励法的位置检测误差。高速时采用电流梯度法不但可以避免产生这一问题,还能保证良好的检测精度。最后,结合以TI公司生产的TMS320LF2407DSP芯片为核心的控制器,对SRD系统的硬件和软件部分进行了设计。主要利用控制软件实现了本文所提出的用于低速脉冲注入法和高速电流梯度法的间接位置检测方案,并依据各自导通原则绘制了SRM无位置检测的流程图。论文仿真和实验结果证明了混合导通方式下SRM无位置检测方案的可行性。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-15
  1-1 引言  8-9
  1-2 SRD 系统综述  9-11
    1-2-1 SRD 组成及工作原理  9
    1-2-2 SRD 研究现状及前景  9-11
  1-3 间接位置检测技术  11-13
  1-4 论文的主要内容  13-14
  1-5 小结  14-15
第二章 SRM 单双相混合导通方式的研究  15-33
  2-1 引言  15
  2-2 SRM 两种起动和导通方式  15-17
    2-2-1 SRM 单相起动和导通方式  16-17
    2-2-2 SRM 两相起动和导通方式  17
  2-3 SRM 单双相混合导通方式的原理  17-25
    2-3-1 SRM 矩角特性分析  18-20
    2-3-2 SRM 转矩矢量分析  20-22
    2-3-3 SRM 换相逻辑分析  22-25
  2-4 SRM 单双相混合导通方式的实现  25-32
    2-4-1 混合导通方式下控制系统的实现  25-26
    2-4-2 混合导通方式下相电流的控制策略  26-27
    2-4-4 仿真分析  27-32
  2-5 小结  32-33
第三章 SRM 低速和高速工况混合算法的无位置检测  33-48
  3-1 引言  33
  3-2 SRM 起动时刻转子初始位置的检测  33-39
    3-2-1 SRM 数学模型的建立  33-35
    3-2-2 SRM 转子位置参考坐标系的建立  35-37
    3-2-3 SRM 转子初始位置检测方案的算法实现  37-39
  3-3 混合导通方式下低速脉冲注入法的无位置检测  39-44
    3-3-1 激励脉冲的特性分析  39-41
    3-3-2 低速工况下脉冲注入法的算法实现  41-44
  3-4 混合导通方式下高速电流梯度法的无位置检测  44-47
  3-5 小结  47-48
第四章 SRD 系统硬件与软件设计  48-61
  4-1 系统硬件设计  48-51
    4-1-1 功率模块设计  48-49
    4-1-2 控制模块设计  49-51
  4-2 系统软件设计  51-59
    4-2-1 软件总体设计思想  51
    4-2-2 控制程序设计  51-55
    4-2-3 间接位置检测程序设计  55-59
  4-3 实验分析  59-60
  4-4 小结  60-61
第五章 结论与展望  61-62
参考文献  62-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间所获得的相关科研成果  65

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 磁阻电机
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