【摘 要】
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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)具有结构简单、成本低、效率高、调速范围宽、容错能力强以及控制灵活等突出优点。开关磁阻电机运行时,需要根据转子相对位置对
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开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)具有结构简单、成本低、效率高、调速范围宽、容错能力强以及控制灵活等突出优点。开关磁阻电机运行时,需要根据转子相对位置对各相绕组进行导通或关断,因此位置检测是SRM调速系统重要的组成部分。传统的位置检测技术存在精度低、实时性以及可靠性差等缺点,使得SRM的应用范围受到了限制,因此无论在实际应用还是理论研究中,高精度、实时、可靠的位置检测技术的研究具有非常大的意义。 本文主要致力于对SRM位置检测技术的研究和实践,文中首先综述了位置检测技术的发展状况以及各自的适用范围,介绍了SRM的结构特点、运行原理、数学模型以及控制方式。在此基础上本文研究了位置信息对电机运行性能的重要性,并分别对直接和间接位置检测技术进行了研究和实践。 (1)针对低成本SRM调速系统,提出基于数字倍频器的角度细分法,即利用光电开关作为位置传感器,数字倍频器对位置信号进行倍频,控制器通过对倍频信号计数确定转子相对位置。这种方法不仅提高了位置检测精度,同时保证了系统的成本;针对高性能SRM调速系统,提出基于CAN总线的高精度实时位置检测技术,即采用绝对式编码器作为位置传感器,从控制器安装在电机上进行位置信息处理,主从控制器之间通过CAN总线进行通信。系统中采用自定义的CAN通信协议,提出了基于转子位置的准时分通信机制,并分析了系统延时对换相位置的影响,通过角度补偿保证了系统的实时性。 (2)通过对磁链-电流法的分析和研究,提出改进型简化磁链法的无位置检测技术,即利用SRM的磁链-电流-位置之间的关系确定关断角位置,然后通过关断角位置估算转速和任意转子位置,实现开通角可调。文中详细分析了该方案的基本原理及实现步骤,并对位置检测精度进行了验证。 最后设计了基于CAN总线的SRM调速系统,介绍了各个模块的硬件电路以及主从控制器的软件设计。在不同的SRM控制方式下进行了实验,实验结果证明了调速系统的稳定性和实时性。
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