基于自举电路的开关磁阻电机初始位置估计方法

开关磁阻电机的转子必须与电机磁场保持同步才能保证电机的正常运行,因此对转子位置信息的准确检测非常重要。提出一种基于自举电路的开关磁阻电机初始位置估计方法,通过给自举电路中的电容充电,向各相绕组中注入诊断脉冲电流,根据各相诊断电流峰值和转子位置的关系,判断转子所在区间。该方法不依赖电机的具体电感模型,对控制系统带宽要求较低,无须电流闭环控制,检测过程不会造成电机转子的附加位移。阐述了利用自举电路检测开关磁阻电机初始位置的基本原理,给出了自举电路相关元件的选取原则,通过实验验证了所提出方法的有效性和实用性,并对引起误差的原因进行了分析。     

12/10开关磁阻电机无位置传感器初始位置检测方法的研究

提出了一种无位置传感器的开关磁阻电机的初始位置检测方法,即依次给定子相注入电压脉冲,利用各相测试电流与定子电感和转子位置的关系,确定转子初始位置及其相应初始导通相,从而实现转子处于任何位置时的无反转起动,对不允许转子反转的某些应用场合具有较大的实用价值。仿真和实验结果验证了该方法的可行性。     

12／10开关磁阻电机无位置传感器初始位置检测方法的研究

提出了一种无位置传感器的开关磁阻电机的初始位置检测方法，即依次给定子相注入电压脉冲，利用各相测试电流与定子电感和转子位置的关系，确定转子初始位置及其相应初始导通相，从而实现转子处于任何位置时的无反转起动，对不允许转子反转的某些应用场合具有较大的实用价值。仿真和实验结果验证了该方法的可行性。     

SRM空间电感向量法低速无位置传感器控制技术

为解决开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)无位置传感器启动和低速驱动运行控制的研究难题,文中基于SRM空间电感向量模型提出了一种新的转子位置估计方法。在电机启动及低速驱动运行两种不同状态下,该方法通过对电机绕组进行高频脉冲注入以实现三相电感辨识,并结合复平面内三相电感向量模型与转子位置角度之间的余弦函数关系,采用反余弦变换实现SRM转子位置准确估计。最终通过仿真和实验对提出的无位置方案进行了验证,结果表明,该方法能对SRM转子位置进行准确定位并实现无位置传感器可靠启动及低速运行。     

基于迭代学习辨识的开关磁阻电动机转子位置估计

将无位置传感器的开关磁阻电动机调速系统的位置估计归结为迭代学习辨识问题,根据开关磁阻电动机系统模型的特点,构造了PD型的非线性迭代学习辨识器,利用开关磁阻电动机启动过程所获得的相电压及相电流信息,对该时间段的速度及位置曲线进行完全辨识,所得结果证明了迭代学习辨识算法的有效性.     

开关磁阻电机神经网络无位置传感器控制

针对现有开关磁阻电机(SRM)的转子位置传感器使得系统成本和复杂度提高、坚固性和可靠性降低的问题,研究了SRM无位置传感器DSP控制实现.建立了开关磁阻电机位置检测神经网络模型,并给出了提出对象的学习算法和训练步骤.采用TMS320F2812 DSP实现神经网络在线训练算法,开发完成了一台15kW三相12/8极无位置传...     

开关磁阻电机中霍尔位置传感器细分电路

介绍了一种开关磁阻电机用的霍尔位置传感器细分电路。霍尔位置传感器磁环的加工精度是影响位置检测精度的主要原因,尤其是多转子极数的开关磁阻电机,霍尔位置传感器的磁环中磁块份数较多,这样磁环的制造成本大大增加,精度也难以保证。提出的细分电路,能减少磁环中磁块份数,降低制造成本,提高位置检测精度。     

New pole tip shapes mitigating torque ripple in short pitched and fully pitched switched reluctance motors

High torque ripple is one of the major disadvantages of switched reluctance motor (SRM). Although there are several publications in the literature addressing the full or partial solution to the problem for conventional SRM, no publication exists for the torque ripple reduction of recently emerging fully pitched SRM. This paper deals with finding best dimension set for a particular stator and rotor pole tip shape aiming to reduce torque ripple in both short pitched and fully pitched SRMs. Five new stator and rotor pole tip structures have been investigated and compared with conventional pole tip. Analyses have been performed with the finite element (FE) models of 6/43-phase short pitched and fully pitched SRM with unipolar excitation. With the proposed pole tips, torque ripple is reduced by 24.1% in short pitched SRM for 10 A phase current and by 22.6% in fully pitched SRM for 5.59 A phase current.     

电动车辆牵引用SRM初始转子位置估计

结合四相8/6极开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称:SRM),就电动车辆牵引用SRM无位置传感器的初始转子位置估计问题展开研究。利用原控制系统中的元件与各相绕组组成RCD回路,利用驱动电源注入电流,结合检测等效电路和电感分区模型,以及平行四边形电感模型,无需过多的电磁参数,通过解析方法分两步完成转子的实际位置角度值获取。最后,通过实验研究及统计分析,证明了该方法具有一定的实际意义,并对误差进行了分析。     

Rotor position sensing in switched reluctance motor drives bymeasuring mutually induced voltages

This paper describes a new method of indirect rotor position sensing for switched reluctance motor (SRM) drives. The principle is based on measuring the mutually induced voltage in an inactive phase which is either adjacent or opposite to the energized phase of an SRM. The mutual voltage in the “off” phase, induced due to the current in the active phase, varies significantly as the rotor, corresponding to the energized stator, moves from its unaligned position towards complete alignment. This mutually induced voltage variation is captured by a simple electronic circuit and then processed in a microcontroller to determine the commutation instants, thereby eliminating the need for direct rotor position sensors in an SRM. Successful operation of a four-phase SRM drive has been demonstrated in the laboratory using the mutual voltage (MV) technique of indirect rotor position sensing. The theoretical aspects of mutually induced voltages in an SRM and the relevant experimental results are presented in this paper     

一种改进的无轴承开关磁阻电机数学模型

类似于常规开关磁阻电机,无轴承开关磁阻电机的定、转子极宽并非总是相等,通常转子极宽略大于定子极宽,在建立数学模型时应当考虑这一因素.现有的无轴承开关磁阻电机数学模型都存在电机定、转子极宽相等的约束.考虑无轴承开关磁阻电机定、转子极宽可能存在的不相等因素,采用基于直线磁路和变椭圆系数的椭圆形磁路分割法求取气隙磁导,推导出无轴承开关磁阻电机的通用数学模型,使其不仅适用于定、转子极宽相等,而且适用于转子极宽大于定子极宽的情况.以实验室样机为例,将基于所建模型的分析结果与有限元分析结果进行了对比,验证了所建数学模型的正确性,精确度满足工程要求.应用所建立的无轴承开关磁阻电机数学模型,分析了定、转子极宽不等对悬浮力和转矩的显著影响.     

基于电流波形检测法的开关磁阻电动机无位置传感器控制

开关磁阻电动机(SRM)在采用电压PWM控制方式时,通常在定、转子齿极开始重叠位置处出现峰值电流。传统电流梯度法利用该峰值电流的前后电流微分值符号变反的特征,通过微分和过零检测电路得到转子位置,但存在检测电路参数设计繁琐,低速运行时不易获取正确的转子位置以及容错能力较差等缺点。为此,提出了一种基于电流波形检测的转子位置估算方法。该方法通过比较前后时刻电流大小,在该相关断时刻确定该相电流峰值及其对应的时间,并与前一相峰值电流对应时间共同计算确定后一相的关断时间。随后通过给定开通角,计算出开通角对应脉冲数,再通过比较当前计数值与该开通角对应的脉冲数,确定当前相或后一相的开通时间。该方法不仅保留了不依赖SRM参数的优点,而且无需微分、过零检测等外围电路,在低速运行时也能够得到正确的转子位置且具有较强的容错能力。通过基于该方法搭建的SRM无位置传感器控制系统的DSP驱动实验,证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于分段解析建模的开关磁阻电机在线转矩估算方法*

针对目前开关磁阻电机采用单一解析模型进行在线转矩估算存在模型复杂、精度低的问题,提出一种基于分段解析建模的开关磁阻电机在线转矩估算方法。根据开关磁阻电机在一个电周期内磁链特性曲线的对称性及其定转子极弧的结构特点,提出将其半个电周期划分为5个区间,分别建立了每个区间的磁链与转矩简化解析模型,并通过有限元分析及构建基于DSP28335的实验系统分别对上述模型的估算精度与运算时间进行了验证,同时与传统单一解析模型进行了对比分析,结果表明,所提出的分段解析模型相较于传统单一解析模型,不仅有效提高了转矩估算精度,而且显著减少了运算时间,因而有助于提高开关磁阻电机调速系统的控制精度与动态性能,具有较好的应用价值。     

Characteristics of a hybrid‐type switched reluctance motor with salient pole stator

In this paper, we propose a new hybrid‐type switched reluctance motor (SRM) with salient pole stator, which has a pair of permanent magnets attached symmetrically between the iron poles of the rotor. We describe experimental results not only on the basic characteristics of the hybrid SRM, but also characteristics with a current control loop under optimized advanced firing angle and cutoff angle control. Considerable improvement of machine performance, especially in the efficiency and power factor, for the hybrid SRM over the conventional VR‐type SRM is confirmed. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(3): 72–79, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10285     

在线建模的开关磁阻电机四象限运行无位置传感器控制

基于在线建模提出了一种开关磁阻电机无位置传感器控制方法。建立了以相电流和磁链为输入、转子位置角度为输出的径向基神经网络模型,以轴编码器实时获得的转子位置角度为学习样本,对开关磁阻电机进行了在线建模。提出了静止状态下激励脉冲法与运行状态下滑模观测器相结合的四象限运行无位置传感器控制策略,实现了电机无传感器运行。实验结果表明,电机转子位置估计误差小于2,象限间切换可靠,具有良好的动态和静态性能,为大功率开关磁阻电机无传感器控制提供了一种易于实现的方案。     

开关磁阻电机转子位置检测技术综述(一)

开关磁阻电机是一种先进的机电一体化装置,它具有结构简单、造价低廉、机体坚固、可靠性高、调速范围广等优点,在工业应用中受到青睐。该文根据开关磁阻电机控制特点,分析了开关磁阻电机转特点、工作原理及传统转子位置检测方法,结合国内外基于开关磁阻电机转子位置检测的相关文献,综述了开关磁阻电机转子位置检测技术发展概况,并分析了每种检测技术的优缺点。     

考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器控制技术

针对开关磁阻电机采用电流斩波控制(CCC)方式时相间互感对无位置传感器角度估算的影响,提出一种转子位置估算方法,该方法可以消除相间互感对位置估计的影响,并且无需测量相间互感大小。当电机在单相励磁区时,此时采用变系数电感模型方法进行角度估计;当电机在两相同时处于励磁区时,相间互感不为零,此时对导通相的磁链做差值运算以消除相间互感,最终通过实验对提出的转子位置估算方案进行验证。实验结果表明,与传统的忽略相间互感影响的转子位置估计方案相比,该方案能够消除互感对转子位置估计的影响,并且具有更高的估计精度,能够实现较大转速范围的无位置传感器稳定可靠运行。     

开关磁阻电机转子位置检测技术综述(二)

开关磁阻电机是一种先进的机电一体化装置,它具有结构简单、造价低廉、机体坚固、可靠性高、调速范围广等优点,在工业应用中受到青睐。该文根据开关磁阻电机控制特点,分析了开关磁阻电机转子特点、工作原理及传统转子位置检测方法,结合国内外基于开关磁阻电机转子位置检测的相关文献,综述了开关磁阻电机转子位置检测技术发展概况,并分析了每种检测技术的优缺点。     

开关磁阻电机的Pi-sigma模糊神经网络建模

开关磁阻电机的磁路高度饱和及双凸极结构导致了相绕组的磁链是转子位置和相电流的非线性函数。本文采用兼具Takagi-Sugeno(T-S)模糊逻辑和神经网络优点的Pi-sigma模糊神经网络来建立开关磁阻电机的非线性模型并采用了附加动量项的自适应学习速率训练算法。实现了开关磁阻电机的较高精度建模,减少了学习训练次数,简化了结构,使其可在线快速运算。本文通过对相电流与转子位置角的非均匀间隔采样和对论域的全面覆盖,来达到测量数据的合理分布,以提高建模精度和泛化能力并减少测试数据量。通过对模型输出数据与实测数据进行比较及对泛化样本数据的校验表明,本文所建立的模型具有精度较高、泛化能力较好、结构较简洁、运算速度较快等特点。     

Design Method for Improving Motor Efficiency of Switched Reluctance Motor

The motor efficiencies of switched reluctance motors (SRMs) are inferior to those of permanent magnet synchronous motors. This paper describes a design procedure for an SRM to obtain a higher motor efficiency. The first step in the design procedure makes clear the principle for improving the motor efficiency. The cross‐sectional and axial shapes of the rotor and stator cores are designed by magnetic field analysis with the two‐dimensional (2D) and 3D finite element method. A high‐efficiency SRM with 12 stator poles and eight rotor poles is designed. The designed SRM was produced experimentally, and was tested to verify its performance. The motor efficiency was improved in comparison to the standard SRM with six stator poles and four rotor poles.