参数在线辨识的大功率开关磁阻电机可逆控制

卢庆收，王 蕾，薛 娇，刘 辉

（河南机电职业学院，河南 郑州 451191）

1 参数在线辨识的大功率开关磁阻电机的参数在线辨识算法

1.1 基于SRM模型的参数在线辨识方法

参数在线辨识的大功率开关磁阻电机可逆控制与以下因素有关：一是四象限运行控制；二是定子绕组电流控制。在想电感处于上升区域的情况下，开关磁阻电机会表现出电磁转矩方向与电机旋转方向相同的特点，开通角与关断角的调整，是实现开关磁阻电机四象限运行的重要措施。定子绕组电流控制与电流大小、波形和功率器件的导通角之间有着一定的联系。在开关磁阻电机磁链模型的非线性特征的影响下，开关磁阻电机磁链模型可以呈现出非线性强的特点。以下公式为开关磁阻电机磁链模型表达公式：

式中θ为转子角度，φs为饱和磁链；iph为转子的位置；f（θ）可以用以下公式进行计算：

式中 a、b、c、d分别是不同象限的参数，转子位置、转子角度和磁链常熟可以通过测量的方式进行获取。

1.2 参数在线辨识流程

大功率开关磁阻电机可逆控制流程涉及到了绕组磁链、相电流和转子位置角度等内容。在RLS算法应用于大功率开关磁阻电机可逆控制流程以后，参数辨识流程涉及到了参数初值设定、绕组磁链的实时计算、新的观测向量的确定和参数固定向量控制等多项内容。

2 开关磁阻电机控制系统的总体结构

开关磁阻电机控制系统由速度控制器、磁链估算器和磁链控制器等多种设备组成。与之相关的参数辨识模块可以根据绕组磁链、相电流和转子位置角度等因素对更新电机模型参数进行计算，计算过程中应用有自适应算法。速度控制器可以借助闭环运算得出电流给定，进而根据相绕组的电阻压降确定PWM的占比空间。

3 参数在线辨识的大功率开关磁阻电机可逆控制的实验分析

实验过程中应用有借助最小二乘法对磁链参数进行在线辨识的措施。设备的额定电压为514 V，定子相绕组电阻0.2 Ω，饱和磁链2.2Wb，与之相关的功率变换器应用有三相不对称半桥结构，能耗制动支路由电阻开干期间和续流二极管等设备组成。该设备的电机模型参数辨识算法与磁链估计算法建立在数字信号处理器技术的基础之上，LEM传感器可以被看作获取电压、电流反馈信号的工具。实验过程需降低参数辨识算法的复杂性，故而三相电机只对其中一相参数进行估计。

在电机模型参数初值设置环节，试验人员可以根据SRM离线实验及有限元分析结果，完成相关数据的设置。在参数辨识初期，系统模型的误差值相对较大，电机的带载能力也相对较弱，故而电机在这一阶段应该处于空载状态，在取消速度闭环以后，电流值需要设置为160A，PWM载波贫困了需要控制为10kHz。

根据实验设备的运行情况，应用有开关磁阻电机系统的大型设备的额定功率为100 W，额定转速为750 r/min；调速范围50～750 r/min。在大功率设备难以根据转矩传感器确定转矩特性的情况下，在对绕组电流及绕组磁链进行实时采样处理的基础上，对开关磁阻电机的磁共能进行计算，进而在确定平均转矩的基础上，完成功率值与系统效率的计算。从实验设备的实际计算结果来看，设备的额定输出转矩为1200 N·m，启动转矩为1800 N·m，系统的运行效率可以达到85%。开关磁阻电机的机械特性相对较硬，其最低转速静差度可以达到1%，它也具有着调速范围宽与过载能力相对较强的特点。

4 结语

参数在线辨识大功率开关磁阻电机在运行过程中可以发挥出控制参数变化对电机输出性能的不利影响的作用，参数在线辨识模型与磁链控制器之间的结合，有助于可逆控制的实现。参数在线模型与磁链控制器相结合的方案，是一种可行的可逆控制方案。