一大把首页 企业库 产品库 行业圈 企业资讯

注册|登录

您的位置: 企业资讯 > 电气资讯 > 新型无轴承开关磁阻电机,各方面“碾压”磁轴承驱动器!

新型无轴承开关磁阻电机,各方面“碾压”磁轴承驱动器!

2020-11-19 07:10:55

无轴承概念是电磁轴承驱动器的合理替代方案。它具有许多优点,例如维护最少,成本低,紧凑且不需要高性能功率放大器。使用常规控制器(如比例积分微分(PID)和模糊型控制器)来控制在加速和减速阶段参数变化下的转子位置及其位移是无效的。因此,为了获得无轴承开关磁阻电机(BSRM)的鲁棒和稳定运行,本文提出了一种新的鲁棒动态滑模控制器,以及使用滑行观测器的无传感器操作。转子位移跟踪误差函数和速度跟踪误差函数都用于设计滑模切换函数的两种方法。为了使BSRM保持健康,稳定的运行,建议的控制器任务分为三个步骤。第一步,气隙中四个象限中任何一个的位移转子必须成功地拉回到中心位置。第二步是通过激励转矩相电流使电机以额定速度运行,最后,第三步是即使在不同负载和电机参数变化的情况下,也能保持BSRM稳定稳定地运行。在不同的测试条件下进行了仿真研究并进行了分析。悬浮力(转子位移)坚固且稳定,由于建议的控制器动作,转子迅速拉回中心位置。研究人员将基于动态滑模控制器(DSMC)的滑模观察器(SMO)与传统的基于滑模控制器(SMC)的SMO的改进的性能特征进行了比较。相关论文以题为“A Novel Sensorless Approach for Speed and Displacement Control of Bearingless Switched Reluctance Motor”发表在《Applied Sciences》上。高速电机在高温的不利位置运行,往往容易发生电机故障。根据最近的调查,近51%的电机故障是由于轴承故障造成的,导致涉及电力驱动的工业过程停工。随后的轴承故障可能会影响现代工业的发展,造成不良和不可靠的情况。解决电机轴承故障成为近十年来研究人员最具挑战性的任务。广泛的研究已经在发展通过消除传统机械轴承系统的无轴承技术。无轴承的概念是磁轴承驱动的合理选择,因为它提供了许多优点,如最低维护、低成本、紧凑和冗余、高性能功率放大器。与传统的开关磁阻电机相比,无轴承开关磁阻电机的转子中心点悬浮和悬浮力控制是另一项任务。BSRM除了稳定转子悬架控制外,还需要对加减速阶段参数变化下的转子位置和位移进行控制。实际上,在高速下,通过传感器对转子位置和位移的精确控制会使其不公平,这种设置会增加控制过程中的空间、成本和复杂性。因此,在最近几天,各种直接和间接无传感器的方法被应用于BSRM驱动器。为了避免机械传感器的干扰,获得准确的转子位置信息,研究人员提出了一种基于滑模观测器的无传感器速度和位移控制技术。在动态滑模控制的开关面设计中,考虑了转子位移跟踪误差函数和速度跟踪误差函数。为了使BSRM健康稳定地运行,提出的控制器的任务被分为三个步骤。作为第一步,在气隙的四个象限中的任意一个位置的错位转子必须成功地拉回中心位置。第二步是通过励磁转矩相电流使电机以额定速度运行,第三步是在不同负载和电机参数变化的情况下保持BSRM的稳定和鲁棒运行。针对现有的12/14 BSRM模型,提出了改进的转子位移和速度控制器。建模、仿真、无位置和位移传感器的控制、稳定控制器和观察者的实现等问题是本文的重要贡献。所提出的控制方法必须实现一个快速和无麻烦的启动和更好的控制行动转子的位移和速度。这样的控制方案提供了更高的准确性,无传感器的操作在一个宽的速度范围,并帮助减少扭矩波动明显。工作原理BSRM在转子和定子中均有凸极,励磁仅限定子绕组。励磁电流是单向的、不连续的。依次激励定子相位以获得连续旋转。因此,由于BSRM的磁场分布是非线性的,控制器的设计更加复杂。基本的12/14 BSRM凸极结构如图1所示。为实现吊网绕组力与主绕组转矩的解耦,对悬网绕组和转矩线圈分别施加两个可调直流电压。悬架绕组线圈为1、Is3在y方向产生径向力,线圈为2、Is4在x方向产生径向力。Is2和Is1产生正悬浮力;同样,Is4和Is3杆产生负悬浮力。所产生的旋转转矩将由称为a相和b相的定子主相线圈产生。表1给出了12/14 BSRM的运行参数和评分。图1.定子结构及绕组型式。表1.12/14无轴承开关磁阻电机(BSRM)的操作细节。因此,BSRM驱动器需要总共6个磁滞控制器来调节悬架力和转矩。在六个中,两个被用作单独的相电流控制器,其余四个悬吊力电流控制器被用来控制悬吊电流。悬吊力极弧的选择要慎重,不能小于单转子极距,以保持连续的悬吊力。因此,悬极和转子极的极弧在尺寸上是相等的。切换控制策略,12/14无轴承SRM驱动系统只需要12个电源开关。正如在工作原理中所讨论的,12/14 BSRM总共是一个六相驱动器。因此,四相悬架绕组控制需要8个电源开关,两相转矩绕组控制需要4个电源开关。具体开关号见表2。表2.开关号码为12/14无轴承开关磁阻电机(BSRM)。图2显示了BSRM的整体独立悬架控制切换方案图。悬力绕组的选择见表3。由表3可知,开关状态1表示磁化模式,开关状态0表示自由模式。图2.开关状态的磁滞控制方法。表3.无轴承开关磁阻电机(BSRM)磁滞控制方法的开关状态规律。在正常情况下测量BSRM参数BSRM驱动器以初始化的转子位置随机启动,但滑模观测器在接近150微秒后测量转子位置。图3、图4、图5、图6分别为a相绕组和b相绕组的估计相电流和实际相电流及电流误差。两相实测电流与实际电流的差值几乎小于0.05安培,即测量电流与实际电流几乎相同。图3.估计和实际的b相电流。图4.b相的估计电流与实际电流之间的误差。图5.估计和实际的a相电流。图6.a相估计电流与实际电流之间的误差。结论,研究人员提出了一种基于dsp的新型无传感器滑模观测器,以实现可靠平稳的启动。结果表明,采用该方法,电机可以从任意初始位置迅速启动。起跑时没有一个初始的颠簸。在更高的速度下,基于dsm的SMO的速度和位移测量精度相当好(在±2%以内)。抖振现象被减少到一个最小的程度,跟踪速度仅在0.005秒以内。与基于SMO的无传感器SMO相比,在任何载荷条件和参考值的突然变化下,基于dsmc的SMO都能精确地测量转子的位移、位置和速度。因此,基于dsmc的SMO方法非常适合在任何考虑内部和外部干扰的情况下以更高的速度进行BSRM的无传感器控制。论文链接:https://www.mdpi.com/2076-3417/10/12/4070/htm,
转载:贤集网-电工小二

版权与免责声明

1、一大把网站对已注明来源的文章或图片等稿件进行转载是出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。

2、本网转载作品均注明来源,如涉及作品内容、版权等问题,请及时与本网联系,我们将在第一时间删除内容。

3、其他媒体、网站或个人从本网转载时,必须保留本网注明的作品出处,并自负版权等法律责任。

更多版权相关条款请查看本站“版权声明