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基于模糊理论的SRM间接位置检测技术研究

作　者: 张晶园
导　师: 柴钰
学　校: 西安科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 开关磁阻电机数学模型无位置传感器模糊模型匀速角度检测法
分类号: TM352
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 32次
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内容摘要

近20年来，开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor，简称SRM）的研究在国内外取得了很大的发展，开关磁阻电机驱动系统（Switched Reluctance Driver，简称SRD）是一种新型交流驱动系统，以结构简单、坚固耐用、成本低廉、控制参数多、控制方式灵活、可得到各种所需的机械特性，而备受瞩目，应用日益广泛，并且SRD在宽广的调速范围内均具有较高的效率，这一点是其它调速系统所不可比拟的。位置检测是SRD系统必不可少的组成部分，而位置传感器的存在会降低SRD系统结构的可靠性，影响系统总体控制性能，因此研究如何实现间接位置检测、提高检测精度对开关磁阻电机驱动系统来说意义重大。本文首先介绍了SRM及其控制系统的发展历程，开关磁阻电机调速系统的研究方向，并且通过分析SRM的结构和运行原理，研究了SRM绕组的简化线性模型、准线性模型以及非线性模型做了详细的分析研究。其次，提出一种基于模糊规则的无位置检测方案。文中利用电机的固有信息间接确定转子位置，建立了开关磁阻电机模糊模型，对转子位置估算中的噪声、误差进行了分析，研究了模糊模型的优化和启动情况，针对电机的两种不同运行情况分别进行了位置估算精度的提高，尤其提出一种单相导通时针对饱和区域的匀速检测法。仿真结果表明该位置估算方法实时性好，抗干扰能力强，鲁棒性好。最后，设计了SRM位置检测电路，并以C8051F040为核心，建立了实验系统。在该实验系统上，对开关磁阻电机进行了相应的实验研究。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-15
  1.1 SRD 系统的发展概况和研究方向  7-10
    1.1.1 SRM 机驱动系统的发展概况  7-8
    1.1.2 SRM 驱动系统的研究方向  8-10
  1.2 SRD 调速系统的工作原理、组成及特点  10-13
    1.2.1 SRM 的基本结构和工作原理  10-11
    1.2.2 SRD 调速系统的组成及其特点  11-13
  1.3 课题研究的实际意义  13-14
  1.4 本论文研究主要内容  14-15
2 SRM 数学模型的研究  15-26
  2.1 SRM 基本方程  15-16
  2.2 SRM 简化线性模型  16-21
  2.3 SRM 准线性模型  21-24
  2.4 SRM 非线性模型  24-26
3 基于模糊理论的SRD 无位置检测方法研究  26-50
  3.1 有位置传感器SR电机位置检测技术  27-29
    3.1.1 光电式位置传感器  27-28
    3.1.2 霍尔式位置传感器  28-29
    3.1.3 电感式位置传感器  29
  3.2 无位置传感器技术的理论基础  29-30
  3.3 基于模糊理论的SRM 无位置检测技术  30-37
    3.3.1 模糊理论的特点  30-31
    3.3.2 转子位置角模糊推理算法  31-34
    3.3.3 估算模型的鲁棒性  34-35
    3.3.4 转子位置估算中的噪声和误差分析  35-37
  3.4 基于ANFIS的模糊模型算法优化  37-40
    3.4.1 ANFIS自适应模糊神经网络结构  38-39
    3.4.2 ANFIS模糊神经网络训练以及模型建立  39-40
  3.5 启动相的确定  40-42
  3.6 转子位置估算精度的改进方法  42-47
    3.6.1 重叠导通运行时的精度改进方法  42-45
    3.6.2 单相导通时精度改进方法  45-47
  3.7 小结  47-50
4 SRD 实验系统的硬件设计及实现  50-56
  4.1 控制器主芯片的选择  50-51
  4.2 功率变换器主电路  51
  4.3 驱动电路的设计  51-53
  4.4 相电流检测及滤波电路  53
  4.5 过流保护电路  53-54
  4.6 转子位置检测电路  54
  4.7 角度倍频电路  54-55
  4.8 系统供电电路  55-56
5 SRD 实验系统软件设计流程  56-61
  5.1 主程序  56
  5.2 初始化子程序  56
  5.3 启动子程序  56-57
  5.4 转速测量子程序  57
  5.5 相电流采集子程序  57-58
  5.6 SRD 控制方式选择  58-59
  5.7 实验系统调试结果  59-61
6 结论  61-63
  6.1 总结  61
  6.2 展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67-74

基于模糊理论的SRM间接位置检测技术研究

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