本文關鍵詞：開關磁阻電機系統(tǒng)半實物仿真器及其應用研究

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【摘要】：開關磁阻(SR)電機系統(tǒng)憑借結構簡單堅固、可靠性高、轉(zhuǎn)速范圍寬、容錯能力強、效率高等優(yōu)勢迎來了良好的發(fā)展前景。但其獨特的雙凸極結構和特殊的激勵方式使得其本身仍存在一些不足,在電機非線性建模、功率變換器拓撲結構、故障診斷、轉(zhuǎn)矩控制和無位置傳感器控制等方面仍需進一步研究與完善。上述研究工作均離不開準確、實用的SR電機系統(tǒng)仿真模型。由于SR電機系統(tǒng)與憶感系統(tǒng)十分相似,均具有時變、非線性。因此本文基于憶感系統(tǒng)理論及其電路模型,針對SR電機系統(tǒng)半實物仿真器及其應用展開研究。分析并描述了單相SR發(fā)電機和多相SR電動機的類憶感特性。通過PSPICE仿真模型分析總結了憶感系統(tǒng)的基本特性。建立了單相SR發(fā)電機的Matlab/Simulink仿真模型并對其進行數(shù)值分析,仿真結果表明,單相SR發(fā)電機在電流-磁鏈平面內(nèi)呈現(xiàn)磁滯回環(huán),且磁滯回環(huán)特性受激勵信號幅值的影響。又以四相8/6 SR電動機為例,通過Matlab/Simulink仿真和實驗驗證了繞組電感獨特的記憶特性、電流-磁鏈平面內(nèi)的磁滯回環(huán)特性,以及磁滯回環(huán)特性受激勵信號頻率的影響。采用常用電子元器件設計了兩種浮地型憶感器等效電路模型。一種由憶阻器等效電路模型和轉(zhuǎn)換電路組成,其中轉(zhuǎn)換電路可以將憶阻器的非線性電流-電壓關系轉(zhuǎn)換為憶感器的非線性電流-磁通關系。另一種無需憶阻器等效電路模型,采用乘法器AD633實現(xiàn)了憶感器非線性。隨后分別對兩種憶感器等效電路模型進行了理論分析、仿真和實驗驗證。以第二種憶感器等效電路模型為基礎,結合數(shù)字信號處理技術提出了SR電機繞組混合電路仿真器。實驗結果表明該仿真器可以模擬不同轉(zhuǎn)速、不同開通和關斷角度以及電流斬波控制下四相8/6 SR電機的動態(tài)電學特性�；谠O計的SR電機繞組電路仿真器建立了四相8/6 SR電機系統(tǒng)半實物仿真器,搭建了硬件平臺并給出了實驗驗證。該仿真器由模擬電路、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)組成。采用繞組電路仿真器與SR樣機同步運行的方法,分別對基于傅立葉級數(shù)和多項式的非線性電感模型Ⅰ、基于指數(shù)函數(shù)的非線性電感模型Ⅱ進行了在線驗證,實驗結果表明電感模型Ⅰ的精度較高。為了進一步驗證提出的繞組電路仿真器的通用性,在分析電路元件參數(shù)選取原則的基礎上,采用該繞組仿真器模擬了三相12/8 SR電機繞組的電學特性。利用提出的SR電機系統(tǒng)半實物仿真器對基于內(nèi)阻自適應調(diào)節(jié)的無位置傳感器控制方法進行了研究。SR電機繞組內(nèi)阻受溫度影響,在電機運行中可以看作是一種非線性阻性元件�；谔岢龅牡诙N憶感器等效電路模型的設計思路,在傳統(tǒng)磁鏈測量電路中加入乘法器AD633,設計了一種具有內(nèi)阻自適應調(diào)節(jié)功能的改進型磁鏈測量電路,并應用于SR電機無位置傳感器控制。將SR電機系統(tǒng)半實物仿真器與設計的改進型磁鏈測量電路連接,完成了電路參數(shù)調(diào)試并驗證了理論分析的正確性。最后將提出的無位置傳感器控制方法應用于實際樣機系統(tǒng)中,實驗結果表明內(nèi)阻誤差會導致磁鏈測量誤差,進而對估算位置產(chǎn)生不可忽略的影響,與未考慮內(nèi)阻變化的傳統(tǒng)位置估算方法相比,采用基于內(nèi)阻自適應調(diào)節(jié)的無位置傳感器控制方法進一步提高了位置估算精度。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM352

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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