【摘 要】
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开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）得益于其结构简单坚固、可控性高等优点,在电气传动领域有着较大的应用潜力。但是位置传感器和功率变换器的可靠性会影响系统的运行性能,一定程度上影响了系统的容错性。对此,本文基于堵转实验和查表法建立SRM本体模型,对电感法无位置传感器控制和功率变换器开关管开路、短路故障容错控制进行研究,旨在改善驱动系统的容错性能。首先,针对传统电
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开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）得益于其结构简单坚固、可控性高等优点,在电气传动领域有着较大的应用潜力。但是位置传感器和功率变换器的可靠性会影响系统的运行性能,一定程度上影响了系统的容错性。对此,本文基于堵转实验和查表法建立SRM本体模型,对电感法无位置传感器控制和功率变换器开关管开路、短路故障容错控制进行研究,旨在改善驱动系统的容错性能。首先,针对传统电感特征点法无位置传感器控制在电感饱和情况下,转子位置估计精度低的问题,提出了一种实时误差计算补偿方法以提高位置估计精度。首先将特征点下降高度、偏移前后电感曲线方程、位置偏移误差在电感饱和情况下构成多边形,通过对多边形积分,构建关于偏移误差的等式。随后对不同电感饱和程度下电感特征点数据离线进行分析,分别建立了电感下降高度和偏移后电感方程关于负载转矩的函数,得到误差表达式,最后形成了完整的全周期角度补偿方案实现转子位置的估计。其次,针对功率变换器中单相开关管发生开路故障时,相电流、转矩峰值过大的问题,通过机械运动方程对转速波动进行分析,提出一种基于参考转矩补偿的容错控制算法。针对单相开关管发生短路故障时,相电流峰值远高于正常值、出现负转矩的问题,通过对故障相关断区间内电流峰值、电流斜率变化特性的分析,提出一种单开关管短路故障诊断方法。诊断出短路故障后,阻断故障相励磁,随后转换为开路故障进行容错控制。最后,基于MATLAB/Simulink仿真环境和12/8极SRM实验平台,对所提电感饱和情况下的无位置传感器控制算法进行了仿真和实验分析,结果表明,所提算法能够有效提高位置估计精度,且实现对SRM的高精度无位置传感器控制。由于实验条件限制,仅对所提功率变换器开关管开路、短路故障容错控制算法进行了仿真验证,结果显示,所提方法在开关管故障情况下,对于电流、转矩峰值的抑制有良好的效果,说明了所提算法的有效性。
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