基于自舉電路的開關(guān)磁阻電機初始位置估計方法課件

基于自舉電路的開關(guān)磁阻電機初始位置估計方法主要內(nèi)容開關(guān)磁阻電機的介紹基于自舉電路的SRM檢測方法實驗驗證與分析總結(jié)開關(guān)磁阻電機的介紹開關(guān)磁阻電機(SRM,

switchedreluctancemotor)是雙凸極可變磁阻電動機，其定轉(zhuǎn)子的凸極均由普通硅鋼片疊壓而成.轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體，定子極繞有集中繞組，徑向相對的兩個繞組連接起來形成一相，只需按照不同的相序通電即可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn).定、轉(zhuǎn)子極數(shù)有多種搭配，相數(shù)多，步距角小，有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動，但是主開關(guān)器件多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本高，常用的是8/6，,12/8結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點：1.電機結(jié)構(gòu)簡單，可以高速運轉(zhuǎn)2.功率電路簡單可靠3.啟動轉(zhuǎn)矩大啟動電流低4.可頻繁起停及正反向轉(zhuǎn)換運行5.效率高損耗小基于自舉電路的SRM檢測方法這里提出了一種基于自舉電路的開關(guān)磁阻電機初始位置估計方法。在控制器啟動時，通過向用于上橋臂IGBT驅(qū)動的自舉電容充電，比較各相充電電流幅值的方法確定電機轉(zhuǎn)子位置。該方法不依賴電機的電感模型，無須電流閉環(huán)控制，對檢測系統(tǒng)的帶寬要求較低，同時能夠保持較高的準(zhǔn)確度自舉電路：右圖給出利用自舉電容作為上橋臂功率開關(guān)驅(qū)動電源的基本原理。圖中Q1、Q2、D2和D3共同組成不對稱半橋，VB和VS為上橋臂Q1驅(qū)動電源的輸入端。在啟動電機前，打開Q2，電流通過二極管D1、限流電阻R1以及定子繞組向自舉電容C1充電，如圖中箭頭所示，直至C1電壓等于驅(qū)動電壓VCC為止，關(guān)閉Q2，這時自舉電容C1就可以充當(dāng)Q1驅(qū)動的懸浮電源。通過合理選擇限流電阻和自舉電容，充電電流峰值將隨著電機電感的增加而減小，當(dāng)定子與轉(zhuǎn)子凸極正好相對時，電機電感最大基于自舉電路的初始位置檢測8/6極開關(guān)磁阻電機典型電感曲線一個電周期所對應(yīng)的機械角度θ分成8個區(qū)域自舉電路簡化圖VCC為驅(qū)動電源，R包括限流電阻和相電阻，C為自舉電容，L為相電感位置的計算包括以下兩步1.轉(zhuǎn)子位置初步估計.根據(jù)不同相電感值差異把轉(zhuǎn)子位置分成8個區(qū)域，根據(jù)電感值的比較確定轉(zhuǎn)子初步位置表1為相電感大小比較與轉(zhuǎn)子位置分布，由于電感在轉(zhuǎn)子邊界處變化不明顯，受到A/D轉(zhuǎn)換精度及電磁干擾(EMI)的影響，表2提供了非理想情況下的電感與轉(zhuǎn)子位子關(guān)系2.精確的位置估計.在小電流情況下，從初始位置到對齊位置過程中，電感的變化基本是線性的，忽略非線性因素，電感的變化邊界可以構(gòu)成平行四邊形，具體如下：β為假設(shè)的轉(zhuǎn)子初始位置，Li為不同相電感值，Rn為區(qū)域編號奇數(shù)時：奇數(shù)時：工程應(yīng)用的幾個問題1.以上所有結(jié)論都是在磁路不飽和以及轉(zhuǎn)子不發(fā)生移動的情況下得出，在選擇限流電阻和自舉電容時，要盡量滿足在任何角度充電電流的峰值都不會造成磁路達到飽和，并且使轉(zhuǎn)子保持靜止?fàn)顟B(tài)2.電機正常工作時的電流要比充電電流大得多，而A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率是有限的，實際應(yīng)用中既要保證電機正常工作的電流不超過A/D轉(zhuǎn)換器的輸出最大值，又要保證采樣充電電流時由A/D轉(zhuǎn)換帶來的誤差足夠??；因此在選擇限流電阻和自舉電容時，在滿足上文所述條件的前提下，應(yīng)該使充電電流峰值盡可能大3.自舉電路的主要功能是為上橋臂功率開關(guān)的驅(qū)動提供電源，自舉電容和限流電阻的選擇還與電機控制策略有關(guān)實驗驗證與分析實驗平臺150W，8/6極SRMMicrochip公司DSC芯片dsPic33FJ32MC302構(gòu)建電機初始位置預(yù)測算法，芯片驅(qū)動電壓15V限流電阻5.1Ω自舉電容100uF實際位置與估計位置誤差分布產(chǎn)生誤差主要原因：1.加工精度的問題。定子和轉(zhuǎn)子的尺寸都存在一定的誤差，造成氣隙的不平衡。與其他類型電機相比，開關(guān)磁阻電機的氣隙較小，氣隙的微小變化將會給電機的電感特性帶來較大影響，尤其在磁路不飽和情況下。下圖是自舉電路測得的每相電感曲線，B相明顯小于其他項，電感轉(zhuǎn)折點也不再邊界線上，特別是在45°左右2.電機設(shè)計上，由于轉(zhuǎn)子凸極要比定子凸極寬度稍寬，因此實際電感存在非線性，圖中顯示在極弧處誤差變大，在單數(shù)邊界線0、15、30、45°處非線性比偶數(shù)處要明顯另外假設(shè)轉(zhuǎn)子和定子凸極寬度相等，在不同取值時也有明顯的誤差分布：總結(jié)這里提出了一種基于自舉電路的開關(guān)磁阻電機初始位置估計方法，脈沖電流具有幅值低、寬度大的特