论文总字数：20215字

摘 要

开关磁阻电机(SRM)是一种新式调速电机，发展于上世纪八十年代，具有结构简单、性能优越、成本低、在较宽的调速范围有较高的输出效率且系统可靠性高等优点，已成为如今电气传动的研究重点。传统开关磁阻电机调速系统(SRD)检测转子位置依赖于位置传感器。位置传感器的安装使系统变得复杂，降低了系统在特殊工况下的可靠性，增加了系统的运行成本。

本文分析了开关磁阻电机的结构原理和数学模型。首先，针对无位置传感器静止起动问题，根据开关磁阻电机的电磁方程和起动时参数的变化，考虑了一种非导通相注入脉冲法起动策略。其次，针对开关磁阻电机低速运行问题，考虑了在脉冲注入条件下的电流双阀值低速运行策略，此方法根据相电感和脉冲响应电流的分区，确定电流的上、下阀值，通过比较电流上、下阀值与非导通相响应电流峰值，来进行换相估计。最后，在MATLAB中仿真，实现无位置传感器控制算法与开关磁阻电机控制系统的仿真结合。

关键词：开关磁阻电机 无位置传感器 脉冲注入 电流双阀值The research of Sensorless switched reluctance motor starting and low speed algorithm

Abstract

Switched reluctance motor(SRM) is a new type of variable speed motors developed in the 80s of last century, having many advantages of simple structure , high performance, low cost, higher output efficiency over relatively wide speed range and high reliability. It has become one of the key research topics of contemporary electric drive. Conventional switched reluctance drive system (SRD) depends on position sensor detecting the information of the rotor position. The introduction of the position sensor increases the complexity of system design, reduces system reliability in the special conditions and increases the cost of the system.

This paper begins with the theoretical analysis of the structure principles and the mathematical model of SRM. First of all, according to changes in the Flux parameters of the switched reluctance motor when it starts and its basic equations, i learned a starting method with impressing voltage pulse on non-conducting phase in view of the problems of static starting without position sensor.Secondly, in view of the problem of switched reluctance motor starting in low speed, i learned a method with current double-thresholds. It determines the upper and lower threshold of current based on the partition of inductance and impulse response current and estimates the spot of phase changing by comparing the non-conduction current peak and the upper and lower thresholds.Finally, researching and realizing the combination of a switched reluctance motor control system simulation and sensorless control algorithm by taking simulation in MATLAB.

Keywords: switched reluctance motor; sensorless; impressed voltage pulse ; current double-thresholds

目 录

摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1 概述

1.2 研究背景及意义

1.3 发展概状及研究现状

1.4 本文的主要研究及内容安排

第二章 开关磁阻电机的结构原理和数学模型

2.1 SRM的基本结构

2.2 SRM的工作原理

2.3 SRM的基本方程

2.3.1 SRM的电路方程

2.3.2 SRM的机械方程

2.4 SRM的数学模型

2.4.1 线性模型

2.4.2 非线性模型

2.4.3 准线性模型

2.5 本章小结

第三章 SRM的基本控制策略及无位置控制策略

3.1 SRM的基本控制策略

3.1.1 角度位置控制

3.1.2 电流斩波控制

3.2 SRM的无位置控制策略

3.2.1 脉冲注入法起动控制原理

3.2.1 脉冲注入法的具体算法

3.2.2 电流阀值低速控制基础原理

3.2.3 电流双阀值法

3.3 本章小结

第四章SRM仿真基本模型

4.1 SRM基本仿真模型

4.1.1 SRM系统无位置传感器算法流程图

4.1.2 SRM的电机本体

4.1.3 SRM功率变换器

4.1.4 SRM电流斩波控制

4.1.5 SRM脉冲注入法起动模块

4.1.6 SRM电流双阀值低速控制模块

4.2 本章小结

结语

参考文献

致谢

第一章 绪论

1.1 概述

开关磁阻电动机（Switched Reluctance Motor，SRM）^[1]是一种新型调速电动机，由磁阻电机和开关电路控制系统组成的，又称为开关磁阻电驱动系统（Switched Reluctance Drives, SRD）。开关磁阻电动机因其转子结构简单而可靠性高，加之其定子绕组结构具有容错能力，因而受到航空领域的青睐。

传统开关磁阻电机调速系统中，位置传感器是不可少的部分。系统根据定、转子的相对位置控制电机的运行^[2]。位置传感器测出的位置信号控制功率开关器件的开与关。当前, 国内外SR电机的研究中，无位置传感器技术是研究的热点。这意味着位置信号的得到不用位置传感器,而是根据检测到的电气参数，经过特殊计算得到。电机从静止到运行状态的变换过程中，拥有良好的起动和低速运行性能，电机才能较好的变换到中高速运行^[3]。

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