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  文章標(biāo)題:開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)子間接位置檢測技術(shù)的研究
回復(fù)文章
作者:bellcn88  發(fā)表時間:2010-5-27 19:23:55
開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)子間接位置檢測技術(shù)的研究
  曾文禹,劉  闖,周  強
(南京航空航天大學(xué),江蘇南京:210016)
摘要:提出一種基于改進型磁鏈法的轉(zhuǎn)子位置檢測新方案。該方案在原有磁鏈法基礎(chǔ)上進一步提高了位置解算速度與精度;同時,基于maⅱah/simulink對算法進行了仿真,最后結(jié)合一臺350 w小功率開關(guān)磁阻電動機對該方案進行驗證。仿真分析和試驗結(jié)果驗證了該檢測方案的可行性。
    關(guān)鍵詞:開關(guān)磁阻電動機;簡化磁鏈法;位置檢測
    中圖分類號:tm352  文獻標(biāo)識碼:a  文章編號:1004一7018(2010)04—0062一04
0引  言
    開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)是20世紀(jì)80年中期興起的一種新型調(diào)速系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速方便、可靠性高等優(yōu)點,在電力傳動領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。
    對于開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)而言,實時而準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信息是其可靠運行的必要前提。傳統(tǒng)的位置檢測方案有光電式、電磁式、霍爾式等機械檢測方案[1-2],這些直接檢測轉(zhuǎn)子位置的傳感器結(jié)比較復(fù)雜,安裝也不方便,不僅增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,也增加了系統(tǒng)成本和潛在的不穩(wěn)定性。在某些應(yīng)用場合如航空航天設(shè)備、電動車輛等,去除傳統(tǒng)的位置傳感器尤為重要。
    迄今為止,各國學(xué)者對這一問題從各個角度做了大量研究,提出了多種間接位置檢測方案,大致可分為兩類[3]:
    (1)被動探測法(n0n—intmsive methods)
依據(jù)實際電機特性,通過直接測量系統(tǒng)端電壓、電流及相關(guān)計算來獲得轉(zhuǎn)子位置信息,模型觀測器法[4]、磁鏈/電流法[5]和互感電壓法[6]等都屬于此類。被動探測法沒有內(nèi)在固有的轉(zhuǎn)速應(yīng)用限制,但算法復(fù)雜,計算量大,需要高性能的數(shù)字處理芯片。(2)主動探測法(active probing meethods)
    通過向非激勵相注入低幅值高頻測試信號來得到相電感變化信息,而相電感的變化與轉(zhuǎn)子位置的變化是一一對應(yīng)的。電流監(jiān)測法[7]、調(diào)制編碼技術(shù)[8]和磁鏈檢測法[9]都屬于主動探測法。這些方法實現(xiàn)簡單,但其有固有的轉(zhuǎn)速應(yīng)用限制,且可能在檢測相產(chǎn)生負轉(zhuǎn)矩。幅度調(diào)制編碼技術(shù)中需要附加檢測電阻與相繞組串聯(lián)以方便信號檢測,但不得不增加開關(guān)器件使檢測電路與功率電路隔離[8]。
    邱亦慧和詹瓊?cè)A等人提出了一種簡化磁鏈法[10]的方案,該方案不需要轉(zhuǎn)子每一位置的信息,只要能夠判斷是否已達到換相位置,由于換相位置一般都靠近電感****位置,而且磁鏈一電流曲線形狀類似,因此算法中只測試存儲****電感位置的磁鏈一電流曲線。實驗中先從當(dāng)前電流查到對應(yīng)****電感位置的參考磁鏈,然后乘以一個小于1的系數(shù)k來得到對應(yīng)換相位置的參考磁鏈值。此算法簡單快速,但由于磁鏈簇在****電感位置分布密集、區(qū)分度不好,因此k的取值誤差較大,這在一定程度上影晌系統(tǒng)位置解算的精度,限制了電機的****轉(zhuǎn)速。
    本文提出了一種基于上述針對單相輪流導(dǎo)通運行方式的磁鏈法的間接位置檢測的改進方案,方案中未采用檢測****電感位置磁鏈,而是利用開關(guān)磁阻電動機的位置信號特征以及結(jié)構(gòu)的對稱性,利用測試兩個特定位置的磁鏈一電流曲線結(jié)算出位置信號,對無位置傳感器開關(guān)磁阻電動機在高速領(lǐng)域的研究提供了理論基礎(chǔ)。
1簡化磁鏈法的基本原理及算法改進
l 1基本原理
    磁鏈法于1991年由j.lyons等人首次提出[11]其最初的算法思想如下:
   如果已知從時刻0到時亥t間每一時刻的電壓u和電流值i以及時刻0的初始磁鏈值ψ(o),就可以積分算出繞組當(dāng)前時刻t的實際磁鏈值。圖1為基于有限元軟件anasys得到的12/8電機的磁化曲線簇。由圖1可知,不同的電感對應(yīng)不同的磁鏈一電流藍線,如果測出圖1的磁鏈電流血線簇,作為三維表儲存,再測量電流和估算磁鏈,查表即可知電感,也就知道了當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置。
    此方法原理簡單,但由于要建立并查找一個電流/磁鏈/位置的三維表,數(shù)據(jù)量大,算法復(fù)雜,計算時間長,并占用大量內(nèi)存,靈活性差。
    針對磁鏈法的不足,為提高實時性和試用范圍,減少所需內(nèi)存,2001年華中的邱亦慧和詹瓊?cè)A教授等人提出了簡化磁鏈法[10]。該方法是在電機單相輪流導(dǎo)通且電流pwm控制的條件下提出的。在電機單相輪流導(dǎo)通時,并不需要知道轉(zhuǎn)子每一個位置信號的信息,只要能夠判斷是

 

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