參數在線辨識的大功率開關磁阻電機可逆控制

盧慶收，王 蕾，薛 嬌，劉 輝

（河南機電職業學院，河南 鄭州 451191）

1 參數在線辨識的大功率開關磁阻電機的參數在線辨識算法

1.1 基于SRM模型的參數在線辨識方法

參數在線辨識的大功率開關磁阻電機可逆控制與以下因素有關：一是四象限運行控制；二是定子繞組電流控制。在想電感處于上升區域的情況下，開關磁阻電機會表現出電磁轉矩方向與電機旋轉方向相同的特點，開通角與關斷角的調整，是實現開關磁阻電機四象限運行的重要措施。定子繞組電流控制與電流大小、波形和功率器件的導通角之間有著一定的聯系。在開關磁阻電機磁鏈模型的非線性特征的影響下，開關磁阻電機磁鏈模型可以呈現出非線性強的特點。以下公式為開關磁阻電機磁鏈模型表達公式：

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

式中 a、b、c、d分別是不同象限的參數，轉子位置、轉子角度和磁鏈常熟可以通過測量的方式進行獲取。

1.2 參數在線辨識流程

大功率開關磁阻電機可逆控制流程涉及到了繞組磁鏈、相電流和轉子位置角度等內容。在RLS算法應用于大功率開關磁阻電機可逆控制流程以后，參數辨識流程涉及到了參數初值設定、繞組磁鏈的實時計算、新的觀測向量的確定和參數固定向量控制等多項內容。

2 開關磁阻電機控制系統的總體結構

開關磁阻電機控制系統由速度控制器、磁鏈估算器和磁鏈控制器等多種設備組成。與之相關的參數辨識模塊可以根據繞組磁鏈、相電流和轉子位置角度等因素對更新電機模型參數進行計算，計算過程中應用有自適應算法。速度控制器可以借助閉環運算得出電流給定，進而根據相繞組的電阻壓降確定PWM的占比空間。

3 參數在線辨識的大功率開關磁阻電機可逆控制的實驗分析

實驗過程中應用有借助最小二乘法對磁鏈參數進行在線辨識的措施。設備的額定電壓為514 V，定子相繞組電阻0.2 Ω，飽和磁鏈2.2Wb，與之相關的功率變換器應用有三相不對稱半橋結構，能耗制動支路由電阻開干期間和續流二極管等設備組成。該設備的電機模型參數辨識算法與磁鏈估計算法建立在數字信號處理器技術的基礎之上，LEM傳感器可以被看作獲取電壓、電流反饋信號的工具。實驗過程需降低參數辨識算法的復雜性，故而三相電機只對其中一相參數進行估計。

在電機模型參數初值設置環節，試驗人員可以根據SRM離線實驗及有限元分析結果，完成相關數據的設置。在參數辨識初期，系統模型的誤差值相對較大，電機的帶載能力也相對較弱，故而電機在這一階段應該處于空載狀態，在取消速度閉環以后，電流值需要設置為160A，PWM載波貧困了需要控制為10kHz。

根據實驗設備的運行情況，應用有開關磁阻電機系統的大型設備的額定功率為100 W，額定轉速為750 r/min；調速范圍50～750 r/min。在大功率設備難以根據轉矩傳感器確定轉矩特性的情況下，在對繞組電流及繞組磁鏈進行實時采樣處理的基礎上，對開關磁阻電機的磁共能進行計算，進而在確定平均轉矩的基礎上，完成功率值與系統效率的計算。從實驗設備的實際計算結果來看，設備的額定輸出轉矩為1200 N·m，啟動轉矩為1800 N·m，系統的運行效率可以達到85%。開關磁阻電機的機械特性相對較硬，其最低轉速靜差度可以達到1%，它也具有著調速范圍寬與過載能力相對較強的特點。

4 結語

參數在線辨識大功率開關磁阻電機在運行過程中可以發揮出控制參數變化對電機輸出性能的不利影響的作用，參數在線辨識模型與磁鏈控制器之間的結合，有助于可逆控制的實現。參數在線模型與磁鏈控制器相結合的方案，是一種可行的可逆控制方案。