开关磁阻电机间接检测技术的研究

论文摘要

开关磁阻电机(SRM)驱动系统是20世纪80年代迅猛发展起来的一种新型电机驱动系统。SRM以其结构坚固,成本低廉、控制灵活等优点引起人们越来越多的关注,在工业上的应用很有前景。但是SRM物理转子位置传感器的存在影响了电机控制系统的高速性能、可靠性和成本,所以研究转子位置间接检测技术是开关磁阻电机系统研究的重要课题之一。本文分析了开关磁阻电机的结构和运行原理,并对国内外的SRM转子位置间接检测技术的研究动态做了详细的整理和分析,同时对两种不同的SRM转子位置间接检测方案进行了重点研究:基于人工神经网络和基于电感模型的间接位置检测方案。本文首先研究了基于人工神经网络的SRM转子位置推断方法,文中采用改进的BP算法建立了SR电机神经网络转子位置θ(i,L)模型,从而推断出转子的角位置。由于开关磁阻电机相电感随转子位置变化的非线性,当采用一个神经网络模型时,在电机气隙较大位置处在较大的误差,因此本文提出采用两个神经网络分段处理,仿真结果表明该方法有效可行。本文针对基于电感模型的SRM转子位置检测方法也进行了详细的研究,首先对基于电感模型的间接位置检测技术进行了理论分析,通过实时从被激励相检测电压和电流值,并将其代入动态数学模型,通过解算数学模型就可以获得转子位置信息。本文基于Matlab Simulink建立了基于电感模型的SRM间接位置检测方案的双闭环SRD调速系统的仿真模型,仿真结果表明该方法是切实可行的。文中最后介绍了基于TMS320F2812的控制电路、功率电路、检测电路在内的SRM驱动系统的硬件设计以及驱动系统的控制软件设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 开关磁阻电动机发展概述
• 1.2 开关磁阻电动机调速系统的发展概述
• 1.3 间接检测技术
• 1.3.1 直接位置检测技术与间接位置检测技术的比较
• 1.3.2 SRM间接检测技术的分类
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 开关磁阻电动机的基本结构及工作原理
• 2.1 引言
• 2.2 开关磁阻电动机的基本结构及工作原理
• 2.3 开关磁阻电动机的基本方程
• 2.3.1 电动势平衡方程
• 2.3.2 机械平衡方程式
• 2.4 SR电机调速系统的组成
• 2.5 本章小结
• 3 SR电动机的数学模型
• 3.1 引言
• 3.2 SR电动机的线性数学模型
• 3.2.1 简化线性模型
• 3.2.2 准线性电感模型
• 3.3 SR电动机的非线性数学模型
• 3.4 本章小结
• 4 基于神经网络的SR电机转子位置间接检测技术
• 4.1 引言
• 4.2 神经网路基本理论
• 4.3 BP神经网络
• 4.3.1 BP网络学习算法
• 4.3.2 Sigmoid激发函数下的BP算法
• 4.4 基于BP神经网络的SRM转子位置检测
• 4.5 仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 基于电感模型的SRM转子位置检测
• 5.1 引言
• 5.2 基于电感模型的转子位置检测的基本原理
• simulink的仿真'>5.3 基于MATLAB_simulink的仿真
• 5.3.1 多项式曲线拟合求a与b的值
• 5.3.2 SRM数学模型及动态系统仿真模型
• 5.3.3 SRM转子位置间接检测系统仿真模型
• 5.3.4 控制算法
• 5.3.5 仿真结果
• 5.4 误差分析
• 5.5 本章小结
• 6 基于DSP的SRM间接位置检测技术硬件设计
• 6.1 引言
• 6.2 TMS320F2812的结构与特点
• 6.3 电流检测
• 6.4 功率电路
• 6.4.1 功率电路
• 6.4.2 隔离驱动电路设计
• 6.5 故障诊断及保护电路
• 6.6 本章小结
• 7 软件设计
• 7.1 系统初始化
• 7.2 自启动程序
• 7.3 电流斩波控制子程序
• 7.4 转速计算程序
• 7.5 周期中断子程序
• 8 结论
• 8.1 全文总结
• 8.2 研究与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录Ⅰ 软件部分主要程序
• 附录Ⅱ 系统硬件连接图
• 附录Ⅲ 部分实物图
• 附录Ⅳ 攻读硕士期间发表的论文