【摘 要】
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SR电机具有结构坚固、加工工艺简单、运行可靠、维护量小、控制方式简单等优点,可用于高温、甚至强振动等恶劣环境中。其功率变换器不会出现普通逆变电路中上、下桥臂直通
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SR电机具有结构坚固、加工工艺简单、运行可靠、维护量小、控制方式简单等优点,可用于高温、甚至强振动等恶劣环境中。其功率变换器不会出现普通逆变电路中上、下桥臂直通的现象,进一步提高了SR电机运动控制系统的可靠性。在SR电机运动控制系统中,转子位置是电机闭环运行的必要条件,这也是区别于开环运行的步进电机的主要方面。转子位置检测对于SR电机达到预定性能指标有十分重要的意义。传统SR电机运动控制系统中,位置传感器的存在使电机加工工艺变得复杂,增加了成本,同时降低了整个系统运行的可靠性。本文在分析 SR 电机的相间互感和转子位置关系的基础上,提出了转子位置间接检测的新方法。 首先采用有限元方法建立了8/6结构SR电机的二维模型,在单相励磁和双相励磁模式下,分析了SR电机各相间互感和转子位置的关系。实测一台2.2kW的SR样机互感值和转子位置的关系,验证了有限元仿真结果的正确性。提出了利用低压、高频脉冲信号注入法来实现转子初始位置的检测方法。 本文将非励磁相的相电感等效成RL串联,再与C并联的RLC电路,分析了在H桥型功率结构下 SR 电机双相励磁、电压斩波控制模式下的非励磁相的互感电动势波形,提出了电机双相励磁运行时的转子位置检测的两种方法:一种是通过检测非励磁相互感电动势峰值的大小判断转子位置;另一方法是计算RLC电路自然振荡角频率得到转子位置。 其次,本文采用模糊推理的方法,以各相电流和控制器指定的换相角度作为模糊控制器的输入,以被测相互感电动势的估计值作为输出,通过与实际互感电动势峰值的比较判断转子是否到达指定位置。通过遗传算法对模糊推理规则及各变量的隶属度函数进行了优化。在电机运行时,控制器实时测量各相电流值,经过查表得到互感电动势的估计值。此估计值和实际被测相的互感电动势相比较得到转子位置,实现了 SR 电机在高速时的角度位置控制。 最后,本文利用前述的SR电机有限元分析的非线性结果,在Matlab/Simulink环境下搭建了 SR 电机运动控制系统的仿真模型,并验证了模型的准确性。为间接位置检测的模糊规则的优化设计提供了仿真基础。采用模块化的设计方法实现了 SR 电机的运动控制系统的无位置传感器控制。提出了两种确保转子正确换相的软件容错方法,提高了间接位置检测的可靠性。
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