參數(shù)在線辨識(shí)的大功率開關(guān)磁阻電機(jī)可逆控制

盧慶收，王 蕾，薛 嬌，劉 輝

（河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 451191）

1 參數(shù)在線辨識(shí)的大功率開關(guān)磁阻電機(jī)的參數(shù)在線辨識(shí)算法

1.1 基于SRM模型的參數(shù)在線辨識(shí)方法

參數(shù)在線辨識(shí)的大功率開關(guān)磁阻電機(jī)可逆控制與以下因素有關(guān)：一是四象限運(yùn)行控制；二是定子繞組電流控制。在想電感處于上升區(qū)域的情況下，開關(guān)磁阻電機(jī)會(huì)表現(xiàn)出電磁轉(zhuǎn)矩方向與電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相同的特點(diǎn)，開通角與關(guān)斷角的調(diào)整，是實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)四象限運(yùn)行的重要措施。定子繞組電流控制與電流大小、波形和功率器件的導(dǎo)通角之間有著一定的聯(lián)系。在開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈模型的非線性特征的影響下，開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈模型可以呈現(xiàn)出非線性強(qiáng)的特點(diǎn)。以下公式為開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈模型表達(dá)公式：

式中θ為轉(zhuǎn)子角度，φs為飽和磁鏈；iph為轉(zhuǎn)子的位置；f（θ）可以用以下公式進(jìn)行計(jì)算：

式中 a、b、c、d分別是不同象限的參數(shù)，轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)子角度和磁鏈常熟可以通過測(cè)量的方式進(jìn)行獲取。

1.2 參數(shù)在線辨識(shí)流程

大功率開關(guān)磁阻電機(jī)可逆控制流程涉及到了繞組磁鏈、相電流和轉(zhuǎn)子位置角度等內(nèi)容。在RLS算法應(yīng)用于大功率開關(guān)磁阻電機(jī)可逆控制流程以后，參數(shù)辨識(shí)流程涉及到了參數(shù)初值設(shè)定、繞組磁鏈的實(shí)時(shí)計(jì)算、新的觀測(cè)向量的確定和參數(shù)固定向量控制等多項(xiàng)內(nèi)容。

2 開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

開關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)由速度控制器、磁鏈估算器和磁鏈控制器等多種設(shè)備組成。與之相關(guān)的參數(shù)辨識(shí)模塊可以根據(jù)繞組磁鏈、相電流和轉(zhuǎn)子位置角度等因素對(duì)更新電機(jī)模型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程中應(yīng)用有自適應(yīng)算法。速度控制器可以借助閉環(huán)運(yùn)算得出電流給定，進(jìn)而根據(jù)相繞組的電阻壓降確定PWM的占比空間。

3 參數(shù)在線辨識(shí)的大功率開關(guān)磁阻電機(jī)可逆控制的實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)用有借助最小二乘法對(duì)磁鏈參數(shù)進(jìn)行在線辨識(shí)的措施。設(shè)備的額定電壓為514 V，定子相繞組電阻0.2 Ω，飽和磁鏈2.2Wb，與之相關(guān)的功率變換器應(yīng)用有三相不對(duì)稱半橋結(jié)構(gòu)，能耗制動(dòng)支路由電阻開干期間和續(xù)流二極管等設(shè)備組成。該設(shè)備的電機(jī)模型參數(shù)辨識(shí)算法與磁鏈估計(jì)算法建立在數(shù)字信號(hào)處理器技術(shù)的基礎(chǔ)之上，LEM傳感器可以被看作獲取電壓、電流反饋信號(hào)的工具。實(shí)驗(yàn)過程需降低參數(shù)辨識(shí)算法的復(fù)雜性，故而三相電機(jī)只對(duì)其中一相參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。

在電機(jī)模型參數(shù)初值設(shè)置環(huán)節(jié)，試驗(yàn)人員可以根據(jù)SRM離線實(shí)驗(yàn)及有限元分析結(jié)果，完成相關(guān)數(shù)據(jù)的設(shè)置。在參數(shù)辨識(shí)初期，系統(tǒng)模型的誤差值相對(duì)較大，電機(jī)的帶載能力也相對(duì)較弱，故而電機(jī)在這一階段應(yīng)該處于空載狀態(tài)，在取消速度閉環(huán)以后，電流值需要設(shè)置為160A，PWM載波貧困了需要控制為10kHz。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行情況，應(yīng)用有開關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的大型設(shè)備的額定功率為100 W，額定轉(zhuǎn)速為750 r/min；調(diào)速范圍50～750 r/min。在大功率設(shè)備難以根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器確定轉(zhuǎn)矩特性的情況下，在對(duì)繞組電流及繞組磁鏈進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣處理的基礎(chǔ)上，對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的磁共能進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而在確定平均轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上，完成功率值與系統(tǒng)效率的計(jì)算。從實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際計(jì)算結(jié)果來看，設(shè)備的額定輸出轉(zhuǎn)矩為1200 N·m，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1800 N·m，系統(tǒng)的運(yùn)行效率可以達(dá)到85%。開關(guān)磁阻電機(jī)的機(jī)械特性相對(duì)較硬，其最低轉(zhuǎn)速靜差度可以達(dá)到1%，它也具有著調(diào)速范圍寬與過載能力相對(duì)較強(qiáng)的特點(diǎn)。

4 結(jié)語

參數(shù)在線辨識(shí)大功率開關(guān)磁阻電機(jī)在運(yùn)行過程中可以發(fā)揮出控制參數(shù)變化對(duì)電機(jī)輸出性能的不利影響的作用，參數(shù)在線辨識(shí)模型與磁鏈控制器之間的結(jié)合，有助于可逆控制的實(shí)現(xiàn)。參數(shù)在線模型與磁鏈控制器相結(jié)合的方案，是一種可行的可逆控制方案。