【摘 要】
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随着《电机能效提升计划》的颁布,推动高效节能电机在风机、泵、压缩机等系统中的应用具有重要意义。同步磁阻电机（Synchronous reluctance motor,SynRM）转子没有永磁体或绕组、结构简单、制造成本低,适宜运行在复杂环境中,其性能指标介于永磁同步电机和交流感应电机之间,辅以适当的控制算法和参数辨识等技术,可以进一步扩大SynRM的优势,以寻求在需要高能效比的场合替代永磁同步电机
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随着《电机能效提升计划》的颁布,推动高效节能电机在风机、泵、压缩机等系统中的应用具有重要意义。同步磁阻电机（Synchronous reluctance motor,SynRM）转子没有永磁体或绕组、结构简单、制造成本低,适宜运行在复杂环境中,其性能指标介于永磁同步电机和交流感应电机之间,辅以适当的控制算法和参数辨识等技术,可以进一步扩大SynRM的优势,以寻求在需要高能效比的场合替代永磁同步电机和交流感应电机。首先建立考虑磁饱和特性的SynRM模型,并给出采用最大转矩电流比（MTPA）控制的矢量控制方案。分析SynRM的磁路饱和现象,将磁链看作电流的二元函数,通过恒转速测试方法建立电流到磁链的非线性映射关系,基于此关系进行逆映射并构建SynRM的磁饱和模型。给出SynRM矢量控制方案并通过查表规划MTPA电流轨迹,实现考虑磁路饱和效应的MTPA控制。其次对SynRM的参数自学习策略展开研究,提出拟合多条磁链曲线的数据后处理方法。通过注入双极性电压得到在三维空间中不规律分布的磁链数据,指出对原始数据直接插值时由于某些区域数据点稀少而存在误差较大现象,给出四次多项式函数来分区域拟合磁链,使用粒子群算法对系数进行寻优。仿真结果验证了该数据后处理策略能够有效地降低磁链曲面的学习误差。再次针对定子电阻阻值变化导致的位置估算精度下降问题,对双扩展卡尔曼滤波器（Dual Extended Kalman Filter,DEKF）无位置算法展开研究。通过求解递推循环导数将用于位置估算的扩展卡尔曼滤波器（Extend Kalman Filter,EKF）和用于参数在线辨识的EKF结合起来,实现转速、转子位置和定子电阻的同步估算。仿真验证了DEKF无位置算法具有良好的抗电阻参数扰动能力、速度响应能力和抗负载扰动能力。最后对所提出的算法进行实验验证。完成硬件电路和软件程序的设计,搭建基于XMC4800的实验平台。实验结果表明:拟合多条磁链曲线可以有效提高磁链自学习的准确性;DEKF算法在中高速范围内动态和稳态性能出色,定子电阻的在线辨识和磁链的自学习可以显著提高位置估算精度,DEKF算法能够满足SynRM高性能运行的需求。
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