同步磁阻电机全阶与降阶磁链观测器性能对比研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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1.同步磁阻电机全阶与降阶磁链观测器性能对比研究课题背景与意义

由课题背景:

同步磁阻电动机是一种不需要外加励磁的非均匀磁阻电机,电机的转速取决于定子电源的频率和电机极对数。稳态时,电机以驱动电源频率同步运行。这种电机中的磁场只有电枢反应磁场、故又称作反应式同步电机。磁阻同步电机多用作电动机,其结构简单紧凑、运行可靠、成本低,传统上多用在恒速传动的小功率驱动装置中,如各种自控和遥控装置、仪表及电钟等等,其功率可以从百分之一瓦到数十千瓦。

于结构简单,转子不存在电磁损耗,能避免开关磁阻电机的噪声大及低速运行时力矩脉动显著等缺点,近年来逐渐引起人们的研究兴趣,特别是1991年著名学者T.A.Lipo教授发表文章提出同步磁阻电动机在交流驱动系统中替代异步电动机的可能性的问题以后,更引起众多学者的关注。研究同步磁阻电机的重要目的之一是它不仅在性能上等同或超过异步电动机,而且在容量上至少要达到KW级,不只是能在分马力电机中打转。所以,以同步磁阻电动机来替代大量使用的异步电动机是近年来一项重要的课题。

然而,同步磁阻电机控制方案面临的两大主要问题:一方面需要位置传感器;另一方面,同步磁阻电机因其磁路不同,磁饱和d轴与q轴的影响差别很大,使d轴电感随电流而变化。在矢量控制方案中,d轴电感往往是通过d轴电流查表求得,这进一步增加了控制系统的复杂性。直接转矩控制不需要位置传感器,并对电机参数有较好的鲁棒性,因此开展同步磁阻电机直接转矩控制技术的研究具有十分重要的意义。

由此,引出了重要的观测调试概念磁链观测器。随着人们对高性能电机控制的需求越来越大,关键环节就体现在如何实现对电机磁链的准确观测,无论是矢量控制系统还是直接转矩控制系统,准确的磁链观测器都是实现快速转矩响应等一系列高性能控制的关键所在,尤其在转速很低甚至为零的情况下,磁链观测的准确度将受到很大的影响。

矢量控制技术提出以来,各国学者围绕转子磁链的估计问题作了大量的研究工作,目前普遍使用电压型和电流型转子磁链观测器及其改进方案。然而,这两种磁链观测器都没有构成控制意义上的状态观测,存在收敛速度慢、对电机的参数变化电机运行状态鲁棒性等一系列问题。

研究目的与意义:

鉴于上文所述情况,本文以前辈所做的异步电机磁通观测器方案为参照蓝本,应用H∞控制理论,在电机无速度传感器控制技术应用背景下,以直接转矩控制技术为辅的同步磁阻电机全阶磁链观测器与降阶磁链观测器为研究对象,通过分析对比两者收敛性、参数敏感性、应用可靠性等来筛选出最优观测性能的磁链观测器,通过对电机磁链的准确观测,从而改善同步磁阻电机的控制性能,满足当代科技发展对高性能电机控制的需求。

2.同步磁阻电机全阶与降阶磁链观测器性能对比研究课题研究课题的国内外研究现状的介绍以及应用

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