基于电感阀值法的开关磁阻电机无位置传感器控制研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ken_008
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开关磁阻电机由于具有结构简单、容错能力较强、控制方式灵活等优点,受到国内外学者和研究机构的广泛关注,近年来已经在家用电器、新能源汽车、航天航空等领域得到应用。转子位置检测是开关磁阻电机运行的前提,目前常用的方法是借助位置传感器获取转子位置信息。但安装位置传感器不仅增加了电机的体积和成本,而且在恶劣的环境下位置传感器容易发生故障,因此研究无位置传感器检测技术具有重要价值。本文针对全周期电感的辨识,研究了一种基于电流斜率差值的全周期电感计算方法。该方法在导通区采用斩波或PWM控制,非导通区注入高频脉冲信号,通过计算电流上升和下降斜率的差值,从而获取全周期电感信息。此方法避免了反电动势和绕组压降对电感估算的影响,能够应用到一系列基于全周期电感的无位置传感器控制算法中。同时针对电机不同的驱动方式,比较了全周电感的计算效果,利用仿真和实验进行了验证。当导通相电流超过电流饱和限或电流在续流阶段时,无法用上述方式直接得到不饱和电感信息,因此本文研究了一种基于非导通相电感双阀值法的低速无位置传感器控制方法,将非导通相不饱和电感与选取的电感阀值比较,得到一相的开通信号和另一相的关断信号,能够实现电机在无位置传感器控制下带载运行。同时提出了一种电感动态阀值法,通过建立角度-电感的数学模型,能够实现电机开通关断角的动态调节。针对电机静止起动的控制策略,提出了一种转子初始位置检测方法,能够实现电机在任意位置静止起动。最后基于上述电感阀值法估计的换相脉冲,研究了一种利用估计脉冲计算电机转速和转子位置角的方法,通过仿真和实验对上述方法分别进行了验证。针对非导通相注入高频脉冲对电机运行性能的影响,本文在非导通相全注入高频脉冲法的基础上,分别研究了两种不同的注入方式。当非导通相电感下降到设定的电感阀值后,分别采取停止脉冲注入和提高注入的脉冲频率两种措施,能有效减小响应电流峰值,通过仿真和实验对上述三种方法进行了分析比较,验证了所研究的这两种方法的正确性。针对电机中高速运行阶段,研究了一种基于电感顶部阀值法的转子位置估计方法。利用电感阀值与电感顶部不饱和区域相交得到估计脉冲,从而计算电机转速和转子位置。同时研究了一种利用估计脉冲实现电机低速和中高速算法切换的方法,能够实现电机在全速范围内的无位置传感器控制,最后通过仿真验证了该方法的可行性。
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