本文關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)半實(shí)物仿真器及其應(yīng)用研究

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【摘要】：開關(guān)磁阻(SR)電機(jī)系統(tǒng)憑借結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固、可靠性高、轉(zhuǎn)速范圍寬、容錯(cuò)能力強(qiáng)、效率高等優(yōu)勢(shì)迎來了良好的發(fā)展前景。但其獨(dú)特的雙凸極結(jié)構(gòu)和特殊的激勵(lì)方式使得其本身仍存在一些不足,在電機(jī)非線性建模、功率變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、故障診斷、轉(zhuǎn)矩控制和無位置傳感器控制等方面仍需進(jìn)一步研究與完善。上述研究工作均離不開準(zhǔn)確、實(shí)用的SR電機(jī)系統(tǒng)仿真模型。由于SR電機(jī)系統(tǒng)與憶感系統(tǒng)十分相似,均具有時(shí)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(duì)SR電機(jī)系統(tǒng)半實(shí)物仿真器及其應(yīng)用展開研究。分析并描述了單相SR發(fā)電機(jī)和多相SR電動(dòng)機(jī)的類憶感特性。通過PSPICE仿真模型分析總結(jié)了憶感系統(tǒng)的基本特性。建立了單相SR發(fā)電機(jī)的Matlab/Simulink仿真模型并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值分析,仿真結(jié)果表明,單相SR發(fā)電機(jī)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(lì)信號(hào)幅值的影響。又以四相8/6 SR電動(dòng)機(jī)為例,通過Matlab/Simulink仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了繞組電感獨(dú)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(lì)信號(hào)頻率的影響。采用常用電子元器件設(shè)計(jì)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(guān)系轉(zhuǎn)換為憶感器的非線性電流-磁通關(guān)系。另一種無需憶阻器等效電路模型,采用乘法器AD633實(shí)現(xiàn)了憶感器非線性。隨后分別對(duì)兩種憶感器等效電路模型進(jìn)行了理論分析、仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。以第二種憶感器等效電路模型為基礎(chǔ),結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)提出了SR電機(jī)繞組混合電路仿真器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該仿真器可以模擬不同轉(zhuǎn)速、不同開通和關(guān)斷角度以及電流斬波控制下四相8/6 SR電機(jī)的動(dòng)態(tài)電學(xué)特性�；谠O(shè)計(jì)的SR電機(jī)繞組電路仿真器建立了四相8/6 SR電機(jī)系統(tǒng)半實(shí)物仿真器,搭建了硬件平臺(tái)并給出了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該仿真器由模擬電路、數(shù)字信號(hào)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(jī)同步運(yùn)行的方法,分別對(duì)基于傅立葉級(jí)數(shù)和多項(xiàng)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(jìn)行了在線驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電感模型Ⅰ的精度較高。為了進(jìn)一步驗(yàn)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(chǔ)上,采用該繞組仿真器模擬了三相12/8 SR電機(jī)繞組的電學(xué)特性。利用提出的SR電機(jī)系統(tǒng)半實(shí)物仿真器對(duì)基于內(nèi)阻自適應(yīng)調(diào)節(jié)的無位置傳感器控制方法進(jìn)行了研究。SR電機(jī)繞組內(nèi)阻受溫度影響,在電機(jī)運(yùn)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(shè)計(jì)思路,在傳統(tǒng)磁鏈測(cè)量電路中加入乘法器AD633,設(shè)計(jì)了一種具有內(nèi)阻自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的改進(jìn)型磁鏈測(cè)量電路,并應(yīng)用于SR電機(jī)無位置傳感器控制。將SR電機(jī)系統(tǒng)半實(shí)物仿真器與設(shè)計(jì)的改進(jìn)型磁鏈測(cè)量電路連接,完成了電路參數(shù)調(diào)試并驗(yàn)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(yīng)用于實(shí)際樣機(jī)系統(tǒng)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明內(nèi)阻誤差會(huì)導(dǎo)致磁鏈測(cè)量誤差,進(jìn)而對(duì)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(yīng)調(diào)節(jié)的無位置傳感器控制方法進(jìn)一步提高了位置估算精度。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM352

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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5 張磊;劉闖;管e鹲，

本文編號(hào)：1277975