雙開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信息是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）可靠運(yùn)行和高性能控制的必要前提。然而位置傳感器提高了系統(tǒng)成本和復(fù)雜度，更重要的是降低了系統(tǒng)的堅(jiān)固性和適應(yīng)性，影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，尤其是在潮濕、振動(dòng)、多塵等環(huán)境較惡劣的場(chǎng)合。因此，無(wú)位置傳感器的SRM控制技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
　　本文以雙SRM電牽引采煤機(jī)為研究背景，研發(fā)無(wú)位置傳感器的雙機(jī)電牽引采煤機(jī)控制系統(tǒng)，以提高SRM控制系統(tǒng)的可靠性，具有極高的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。以三相1

2、2/8極18.5kW SRM為研究對(duì)象，研究了SRM的磁鏈特性在線檢測(cè)、全速度范圍的無(wú)位置傳感器控制、雙機(jī)交叉耦合同步控制和PWM整流器預(yù)測(cè)電流控制策略。
　　在簡(jiǎn)要分析SRM數(shù)學(xué)模型、運(yùn)行特性與控制方式的基礎(chǔ)上，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)，獲得了靜態(tài)磁鏈-電流-轉(zhuǎn)子位置角度的特性曲線族；通過(guò)JMAG軟件對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了三維有限元分析，其結(jié)果驗(yàn)證了堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)獲得的磁鏈特性數(shù)據(jù)的可信度。針對(duì)現(xiàn)有堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)或有限元分析方法獲取磁鏈特性的局限性，提出

3、了磁鏈特性在線檢測(cè)方法，通過(guò)DSP中的串行通信接口（SCI）模塊，將磁鏈-電流-轉(zhuǎn)子位置數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)，由邊界值限制徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)所獲取的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，最終獲得磁鏈特性數(shù)據(jù)，三種功率等級(jí)的SRM磁鏈特性數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了方法的可行性和可移植性。
　　針對(duì)位置傳感器的使用帶來(lái)的不便與弊端，簡(jiǎn)要介紹了位置傳感器反饋與速度反饋原理，在對(duì)電感曲線進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)和諧波分析的基礎(chǔ)上，提出了基于動(dòng)態(tài)電感模型的SRM轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法，

4、分析了三相電感的計(jì)算方法和傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)系數(shù)的變化規(guī)律，給出了SRM轉(zhuǎn)子位置角度的計(jì)算方法。提出了激勵(lì)脈沖法與動(dòng)態(tài)電感模型相結(jié)合的四象限全速度范圍的無(wú)傳感器控制策略，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了無(wú)位置傳感器SRM控制器。
　　針對(duì)雙機(jī)牽引采煤機(jī)的功率輸出平衡問(wèn)題，提出了SRM平均轉(zhuǎn)矩在線計(jì)算模型。針對(duì)現(xiàn)有雙機(jī)交叉耦合控制采用單一反饋造成負(fù)載運(yùn)行時(shí)雙機(jī)功率偏差問(wèn)題，提出了速度差與轉(zhuǎn)矩差雙反饋交叉耦合雙機(jī)同步控制策略，同時(shí)分析了雙SRM無(wú)傳感器控制系統(tǒng)

5、的主CPU硬件架構(gòu)與系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并給出了模糊控制轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法。
　　針對(duì)采煤機(jī)SRM雙機(jī)牽引系統(tǒng)中的整流單元普遍采用不控整流或簡(jiǎn)單回饋方式，提出滿足采煤機(jī)在大傾角工作面上可靠實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行的PWM整流器控制策略。分析了整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及低頻數(shù)學(xué)模型，分析了電流控制過(guò)程中滯后一拍對(duì)整流器性能的影響，給出了波特圖分析。在此基礎(chǔ)上，提出了無(wú)差拍預(yù)測(cè)電流控制策略，給出了控制算法。
　　在分析采煤機(jī)負(fù)載特性的基礎(chǔ)上，將依托本