无位置传感器的开关磁阻电机的控制策略及软件开发

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开关磁阻电机自问之后的100多年间其发展较为缓慢,随着大功率晶闸管的研制及投产使用,为开关磁阻电机的发展奠定了物质基础,更为开关磁阻电机的发展燃发了生机。开关磁阻电机驱动系统作为新型的新型调速驱动系统,它具有低成本、高效率、结构简单、灵活的可控性和优良的调速性能的优点,还兼具交流调速系统和直流调速系统的优点。目前,开关磁阻电机已经逐渐走向市场,该电机已成功地应用在通用工业、纺织机械、电动车驱动和家用电器等各个工业领域。由于开关磁阻电机自身结构的高度非线性,给开关磁阻电机的控制增加了复杂性。目前的开关磁阻电机的控制策略虽然已经能较好的实现其控制,但仍需改进和完善。PID控制是传统的控制方式,也是使用时间最长、最为完善的控制方式。所以本论文使用了PI控制。由于开关磁阻电机的非线性特性,是对开关磁阻电机的控制有别于其他线性系统。模糊控制作为新型的智能控制方法,目前已应用在很多领域,该控制方式针对非线性系统具有较好的控制效果,所以本论文也采用了模糊控制。本论文采用的是外环采用速度环,内环采用电流环,并且自动调节角度的双闭环控制策略。在Matlab/Simulink的环境下能够很好地实现对开关磁阻电机的双闭环控制,且具有稳定、高效、起动动速度快、调速范围大、调速精确度高、响应时间短的特点,能够在有负载的情况下同样具备这些特点。位置检测是开关磁阻电机控制系统运行的基础,是保证开关磁阻电机具有良好性能的首要条件。目前在实际应用中,普遍采用有位置检测器,而有位置的检测器不仅增加了开关磁阻电机的体积和成体,还降低了开关磁阻电的可靠性和坚固性,使开关磁阻电机的优势不能充分发挥出来。所以本论文研究了开关磁阻电机的无位置检测技术。本论文作者通过对现有的无位置检测技术进行深入的分析和研究,提出了四种无位置检测方法,即估算角度法、简化磁链法、导通关断简化磁链法和模糊神经网络法。本文作者独创了估算角度法,该方法保留了查表法的特点,并克服了存储空间大的缺点。简化磁链法是较为成熟和便捷的无位置检测方法,本文首次把该方法应用在了Matlab/Simulink软件自带的SRM模型上。针对简化磁链法的缺点,本文作者对该方法进行了改进,创立了导通关断简化磁链法。本文作者对目前已有的模糊神经网络法进行了分析和研究,针对自带模型的磁链特性,通过独特的训练神经网络的训练得到了模糊控制规则。此四种无位置检测方法均能实现对SRM的双闭环控制,可以根据不同的场合来选择使用。最后,本文以TMS320F2812芯片作为控制芯片,根据所采用的控制策略和无位置检测,设计了开关磁阻电机的软件。
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