电力论文哪里有？本文主要工作如下：1）建立了 SynRM 在静止、旋转坐标系下的数学模型，构建了 CCIAC 矢量控制系统，在此基础上分别研究了基于反电动势法和脉振高频注入法 SynRM 无速度传感器矢量控制算法，构建了将两算法相结合的复合磁链观测器，并对这两种算法分别进行了理论推导和仿真验证，仿真结果表明这两种方法均可实现 SynRM 高速和低速区域的转速观测。
1 绪论
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 同步磁阻电机发展现状
1923 年日本学者 Kostko.J.K 首次提出了 SynRM 的概念，由于存在启动能力问题和低效率，SynRM 在当时并未能工业应用[2]。1966 年，Cruickshank 等人提出了轴向叠层结构的 SynRM[3]。提高了电机效率，但叠片的轴向结构转子需要特殊的制造加工工艺，在当时的制造水平下无法制造出满足工业需求的轴向叠层 SynRM。二十世纪七十年代初，Cruickshank 等人再次提出轴向多层迭片结构式 SynRM，该电机具有更高的凸极比，从而转矩出力更大更容易控制，为 SynRM 工业化应用奠定了基础[4]。同年 Honsinger 等人提出了一种计算 SynRM 的电感方法，为 SynRM 电感变化提供了一种解决思路[5]。2000年,Vagati 等人发布了一项同步磁阻电机的设计标准,为 SynRM 的统一化设计提供了参照依据，并指出在相同功率损耗或温度情况下，SynRM 输出转矩将比感应电动机高 20％至40％，转矩出力更大[6-7]。2010 年，Hanamoto T 和 Yano J 使用 FPGA 设计了一台 SynRM实时硬件电路模拟器[8]。所提出的方法在 1μs 内模拟了一个电机速度控制系统，其中包括一个三相 PWM 逆变器。该模拟器的有效性已通过实验进行了验证，可以与实际的电机驱动系统进行比较。2016 年，韩国汉阳大学的 Hyun-Seok Hong 和 Huai-Cong Liu 等人利用3D 打印技术设计和制造了一台 SynRM，与传统 SynRM 相比，该 SynRM 功率密度提高了六个百分点，为高功率密度同步磁阻电机加工指明了方向[9]。2017 年，Z. Gmyrek 等人将 SMC 材料应用于 SynRM 转子并与普通 SynRM 进行对比测试，虽使得电机气隙宽度减少 20%，但增加了电机功耗[10]。
电力电子技术和控制理论的发展，二十世纪九十年代，针对 SynRM 驱动问题的研究逐渐从理论转向实践。1991 年，Lipo 等人倡导将同步磁阻电机应用于交流驱动系统，实现驱动系统低成本下能效提升[11]。同年 Miller 等人开发了 SynRM 驱动系统程序，开展了样机实验验证工作[12-14]。2009 年，ABB 公司的研究人员将粒子群算法(PSO)应用于轴向叠片式(ALA)式 SynRM 解决转矩和铁芯损耗优化问题。该优化策略使电机在额定功率下产生最大转矩，同时将转矩波动以及铁芯损耗降至最低[15]。2019 年，Ioana Nasui-Zah 和Anton-Horatiu Tamas 等人发现由于磁路饱和问题，SynRM 的带载能力会随着电感的变化而降低[16]。2020 年，Angelo Accetta 和 Maurizio Cirrincione 等人将神经网络模型和 MTPA控制相结合，通过神经网络模型计算出每安培对应的最大输出转矩并将其应用于 MTPA控制，实验表明所提出的方法与常规 MTPA 控制相比可有效提高 SynRM 的输出转矩[17]。同年，Zhang Guowei 和 Xiong Lixin 等人提出了一种利用模糊推理系统自动调整 SynRM的 PI 参数的方法。通过控制系统与样机有限元模型的联合仿真，证实模糊 PI 的使用可以更准确的调整 PI 参数，提高系统在调速时的响应速度[18]。2021 年，Ivana Pavlić和 Igor Erceg等人通过有限集模型预测转矩控制的方法实现 SynRM 的弱磁控制。在 MATLAB Simulink中的仿真测试验证了所提出的控制方案，并研究了电感误差对转矩参考跟踪的影响[19]。同年，Lon-Jay Cheng 和 Mi-Ching Tsai 提出在 PWM 逆变器中使用低成本 MCU 来实现低载波频率，降低 SynRM 在风机/泵等工业场合的应用成本[20]。
3 同步磁阻电机无速度传感器控制策略
3.1 基于反电动势法的无速度传感器矢量控制
基于反电动势法的无速度传感器控制主要通过对定子磁链进行观测实现转速和转子位置的估算，因此本节将详细阐述基于反电动势法的转速和转子位置估算方法。
为了降低电压采样成本，本课题利用便于测量的直流侧母线电压同时结合逆变器的开关状态来重构电机定子相电压，这样在省去电压传感器的同时又省去了电压滤波环节，从而在降低系统成本的同时解决了滤波器相位延时问题[71]。
通过加权平均值的方法实现两种无速度传感器控制算法在转速交叠区域的平滑切换，原理图如图 3-8 所示。转速分为低速区、过渡区和中、高速区三个区域，低速阶段通过脉振高频信号注入法获取转子的位置信息，中高速通过反电动势法求得转子位置信息，过渡阶段则为两个算法通过加权系数共同作用。如图 3-9 所示，图中的ωV 为反电动势法估算的转速，ωH 为信号注入法估算的转速，在不同的速度段两种方案分别采用不同的权重值，形成一个复合磁链观测。
5 实验结果及分析
5.1 有速度传感器控制策略波形
基于 CCIAC 的 SynRM 有速度传感器矢量控制是 SynRM 无速度传感器控制的实现基础。因此有必要对电机进行基于 CCIAC 的有速度传感器实验验证。所选电机为江苏慧马科技有限公司生产的带编码器 SynRM，额定转速为 1500r/min，额定频率 50Hz。编码器型号为 ZKD-56-25BM/2P-G05L-D-0。考虑到实验电机的参数以及实验条件，本次实验 id为 5A 恒值，接近电机 50%额定电流。表 5-1 为带编码器的同步磁阻电机参数表。
5.2 基于反电动势法的无速度传感器控制策略波形
本课题无速度传感器实验是基于 CCIAC 控制模式下实现的，考虑到实验电机的参数以及实验条件，所选电机为凸极比较好的无编码器 SynRM，额定转速为 3000r/min，额定频率 100Hz。实验中 id 为 2A 恒值，接近电机 50%额定电流。表 5-2 为无编码器的同步磁阻电机参数表。
6 全文总结及展望
本文在 SynRM 的 CCIAC 控制策略基础上研究了无速度传感器控制策略，具体包括SynRM 的反电动势法和脉振高频注入法两套无速度传感器矢量控制算法，并在两种算法相结合的基础上设计了基于复合磁链观测器无速度传感器矢量控制系统。主要工作如下：
1）建立了 SynRM 在静止、旋转坐标系下的数学模型，构建了 CCIAC 矢量控制系统，在此基础上分别研究了基于反电动势法和脉振高频注入法 SynRM 无速度传感器矢量控制算法，构建了将两算法相结合的复合磁链观测器，并对这两种算法分别进行了理论推导和仿真验证，仿真结果表明这两种方法均可实现 SynRM 高速和低速区域的转速观测。
2）构建了以 TMS320F2812 为控制核心的 SynRM 系统实验样机，设计了功率电路、编码器信号检测电路、过流保护电路和采样电路等硬件部分。编写了主程序、逆变级程序和 D/A 转换程序的设计流程并完成相关软件系统设计。
3）在实验平台搭建完成的基础上，带编码器电机负责 CCIAC 控制策略实验验证，不带编码器电机负责无速度传感器控制策略实验验证。实验结果表明，反电动势法实现了SynRM 无速度传感器下中高速区域的稳定运行，脉振高频注入法实现了 SynRM 无速度传感器下低速区稳定运行和零速启动。两种算法结合形成的复合磁链观测器实现了 SynRM零速启动和低速域、中高速域的稳定运行。
参考文献（略）
