关键词:
开关磁阻电机
无位置传感器
脉冲注入
双电流斩波限PWM滞环控制
电流斜率差值
摘要:
随着“双碳”和“减排”的环保理念深入人心,我国对新能源电机的研究日益重视。开关磁阻电机(SRM)是一种旋转式同步电机,具有无永磁体成本低、结构简单易于加工、控制参数灵活、起动转矩大、各相独立运行可靠等优点,在工业和新能源汽车等领域得到了广泛应用。SRM需要位置信号进行换相,但是机械的位置传感器导致安装和维护成本提升,增大了电机体积限制了应用场景,并且容易受恶劣环境影响造成准确性下降。为了使SRM控制系统集成化,缩小电机体积,降低维护成本,提高控制可靠性和环境适应性,研究其无位置传感器控制方法是有必要的。本文针对SRM的起动、低速运行控制研究了基于脉冲注入法的无位置传感器技术。
首先,介绍了 SRM课题发展背景并对无位置传感器技术进行了分类综述。其次介绍了 SRM的基本结构与原理,利用能量转换模型推导了 SRM的电路方程、机械方程与机电联系方程并探讨了 SRM建模方式与控制策略。针对单一斩波限的电流斩波控制存在的低速运行工况局限问题,提出了双斩波限低速控制方案。
然后,为获取非导通相信息进行无位置传感器控制,研究了脉冲注入的理论。基于脉冲注入思想,设计了起动与低速的无位置传感器换相逻辑方案。仿真验证了脉冲注入法在起动与低速运行的有效性,但是发现运行时的两非导通相电流比较法导通区间滞后,并且受续流影响较大,对电机产生不利影响。因此借助计算电流斜率差值的方法对电机运行进行了导通区、续流区、非导通区分区间分析,导通区采用双电流斩波限PWM滞环控制对电流斜率差值进行计算,形成更加平滑的三相电流斜率差值。仿真验证了加入导通区信息后的三相电流斜率差值法,有效解决了只进行非导通区分析的局限性。
最后,进行了硬件系统的设计,搭建了三相12/8极SRM控制平台,编写了 DSP控制的相关程序,对控制策略与基于脉冲注入的无位置估计方法进行了实验验证。实验结果表明了方法的可行性,为后续应用奠定了基础。