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文档简介

1、无位置传感器的开关磁阻电机转子位置检测技术周素莹林辉西北工业大学摘要:转子位置检测是开关磁阻电机调速系统的重要环节,直接位置检测技术能够提供稳定的转子位置信号,但需要增加附加的机械结构,从而限制了开关磁阻电机的应用范围。目前,无位置传感器检测技术是开关磁阻电机研究领域的热点之一。全面介绍了国内外开关磁阻电机无位置传感器检测技术的研究现状,详细阐述了每一典型检测方法的原理,对其优缺点及适用范围进行了详细讨论与客观评述,并展望了其发展趋势。对新型无位置传感器检测技术的研究具有重要的参考价值。关键词:开关磁阻电机位置传感器转子位置检测Rotor Position Detection Techniqu

2、es of Switched ReluctanceMotor without Position SensorZho u SuyingLin HuiAbstract:Ro to r position-detectio n is essential to th e timing system of SRM.Direct ro to r po sitio n senso rs prov ide stable ro tor po sitio n sig nals.Ho w ev er,the use of direct senso rs leads to additio nal mecha nical

3、 struc-tures,which g rea tly limits the a pplicatio n SRM.T oday,indirect ro to r-positio n de tec ting tech no lo gy is o ne of the mo st po pular pr ojec ts in SRM resea rch a rea.In this pa per,the sta tus o f researching on senso r less ro to r position detectio n is intro duced fir stly,then th

4、e principle of the r epresenta tiv e sch emes ar e par ticular ly de-sc ribed,the merits,flaw s and applica tion fields o f these schemes a re also discussed im per so nally,the future tr ends of the sensor less de tec tio n techniques fo r SRM a re giv en a t last.Keywords:switch ed r eluctance mot

5、o rpo sitio n sensorro to r position detectio n开关磁阻电机13(switched relucta nce mo-to r,简称SRM是一种新型的机电一体化调速电机,具有结构简单、坚固,易于调速,控制灵活,可靠性高、容错性强等特点,已逐渐应用于民用、机车和航天等领域,具有广泛的应用前景。位置检测环节是开关磁阻电动机驱动系统(sw itched relucta nce driv e的重要组成部分,检测到的位置信号既是绕组开通与关断的依据,也为转速闭环控制提供了转速信息。传统的转子位置检测是直接利用光电式、电磁式和磁敏式等位置传感器实现,随着电机相数的

6、增加,所需的传感器数量会增多。转子位置传感器的存在不仅增加了系统的复杂性,又给安装、调试带来很大不便,严重削弱了SRM 结构简单的优势,降低了系统的可靠性,并难以实现电机的高速控制,限制了SRM的应用领域。因此如何去掉位置检测器,利用电机的固有信息间接确定转子位置,无疑是一个很有潜力的研究方向。目前,SRM无位置传感器技术已经成为世界范围内SRM研究领域的热点之一,各国学者对这一问题从各种角度做了大量研究,提出了多种无位置传感器检测方案。本文对20年来国内外SRM无位置传感器技术进行了综述,详细介绍了各类方法的优缺点及适用范围,对存在的问题及发展趋势进行了分析。8西北工业大学青年科技创新基金资

7、助项目(M0162141无位置传感器检测技术分类迄今为止,国内外学者对无位置传感器技术从各种角度做了大量研究,提出了多种无位置传感器检测方案,图1详细列出了无位置传感器的检测方法。大致可以分为以下4类36。1导通相检测法。不需任何人为产生的电压电流信息,直接以电机运行时的电流电压信息为基础,根据电机的实际模型或特性曲线得到位置信息。如磁链/电流法、相电流梯度法、磁链法、电流波形检测法、相间互感检测法(感应电势法、基于模型的观测器法、基于电流斩波波形的检测法以及基于磁链法提出的改进检测方法等。2非导通相检测法。充分利用空闲相,人为地注入检测脉冲信号从而产生需要的电流等信息以得到位置信息。如单相脉

8、冲激励法、两相脉冲激励法以及基于脉冲激励法而提出的改进检测方法等 。图1无位置传感器的检测方法3基于智能控制的检测方法。利用电机的磁特性关系,将智能控制引入到SRM 无位置传感器的研究当中。目前研究较多的是模糊控制法及神经网络法。4附加元件检测法。在SRM 内部的适当位置附加某些电元件,利用这些电元件输出的信息来检测转子的位置,所附加的电元件可以是电感线圈、电容板极等,称其为附加线圈检测法、附加电容检测法等。2国内外无位置传感器检测技术的评述2.1导通相检测法9该方法由英国剑桥大学的Acarnley 等人于1985年提出的,是最早的无位置传感器检测方案。由于SRM 的相电流变化率取决于增量电感

9、,而增量电感又是由转子位置决定的,因此根据这一规律可解算出转子的位置。解电机一相绕组的电压简化方程为U =Ri +L (d i d t +id L (d t可得相绕组的瞬时电感为L (=-B +AL 0(e At +B A(1式中,A =(d i d t /i ,B =v i-R ,L 0(为L (前一刻的采样值。因此,由式(1可解算出转子位置角。这一方案原理简单,不需要外加电路。缺点是电感的计算时间较长,算法易受噪声信号的影响,A /D 转换环节存在延时等。磁链法于1991年由J.Lyo ns 等人首次提出,该方法是依据SRM 磁链、电流和转子位置角之间的关系。忽略绕组互感的影响,则转子位置

10、角为绕组磁链和绕组电流的函数,并且可以证明其为单值函数,如果已知当前时刻的绕组磁链和绕9组电流,则可以知道转子位置。若能试验得到对应不同转子位置的磁链-电流曲线,就可建立1个电流、磁链、位置角的三维表存储在内存中,通过计算每一时刻的磁链,与采样得到的电流一起通过查表法可得到当前的转子位置角。此方法原理简单,但由于要建立并查找一个电流/磁链/位置的三维表,算法复杂,计算时间长,占用内存大,灵活性差等。 该方法是在电机单相轮流导通且电流PW M 控制的条件下提出的。在电机单相轮流导通时,并不需要转子每一位置的信息,只要能够判断是否已达到换相位置即可。因此只需将积分计算得到的估算磁链与换相位置磁链相

11、比较,如果前者大于后者,则认为换相位置还未到,继续导通当前相,反之则认为换相位置已到,关断当前相,导通下一相。图2位置角偏离参考位置时的磁链-电流曲线此方法也是基于磁链的一种估计法。其原理为:首先测量电机一相绕组从通电运行到参考位置rf 的参考相电流i m ,计算可得到参考磁链e 。如图2所示,假定在相电流为i m 时实际的转子位置偏离参考位置一个很小的角度W ,由此可得磁链的偏差为W =W W |i =i m W(2一般情况下,转子位置偏差W 与磁链偏差W 的关系可表示为W =k (,W (3当相电流为i m 时,式(3可表示为W =k m (,W (4式中,k m (,=W W |i =i

12、 m,W =m -e ,W =m -rf 。由此可得到相电流为i m 时的转子位置角为m =rf +k m (,(m -e (5式中,k m (,为电流为i m 时转子位置偏差W 与磁链偏差W 的比值。k (,与励磁电流的关系可通过实验或静态测试得到,曲线如图3所示,因此通过计算即可得到转子位置角。图3k (,与电流的关系曲线2,1316起动时,由于电机无位置传感器,因此无法直接得到起动时转子的初始位置和运行时的关断、开通位置,需要通过一定的间接位置检测技术来得到。这种方法充分考虑了电机起动的起动因素。在电机静止时,对每相电机绕组通低幅测试脉冲,得到一定的测试电流峰值,由于转子静止,可忽略绕组

13、电阻影响,则测试电流峰值与绕组电感成反比,测试电流峰值分别代表各相绕组电感,因此转子的初始位置即可确定。然后给电机施加具有一定持续周期的电压脉冲,使电机能够运行。在电机运行时,选择电流值最大的相进行判断,其原因是对于高性能的控制系统来说,为得到电机的最大转矩,需要在电感下降区域前建立相电流。磁链可通过下述离散的关系式得到:(k =(k -1+v (k -1-R s2i (k +i (k -1T s(6式中:(k ,(k -1分别为第k 和k -1时刻的磁链;i (k ,i (k -1分别为第k 和k -1时刻的电流值;v (k -1为第k -1时刻的绕组电压值;T s 为采10样时间。对于式(

14、6来讲,通过处理器可以很容易计算出每个采样时刻的磁链。由此根据电机的电磁特性,转子的位置即可确定。 该方法基于PWM 调压控制,平均相电压V ph =DV dc ,其中D 为占空比,V d c 为直流侧电压。图4为PWM 电压控制的典型相电流波形。 图4PW M 电压控制的典型相电流波形忽略相电阻压降,由电机电压方程可得v 0-=k L 0-d i 0-d +k i 0-d L 0-d v 0+=k L 0+d i 0+d +k i 0+d L 0+d 式中,0-为转子刚到达0的时刻,0+为转子刚通过0时刻,因为L 0-L L ,L 0+L L ,d L 0-/d =0,则:v 0-=L L

15、kd i 0-d ,v 0+=L L k d i 0+d +i 0+k d L 0+d 。为了获得一定幅值的电流以保证足够的转矩,通常在位置0以前的低电感区使相应相绕组导通,因此在0处,电压不会发生跳变,即v 0+=v 0-,所以d i 0-d -d i 0+d =i 0+L L ·d L 0+d >0。也就是说,在0处相电流的梯度将下降。根据SRM 这一特征,通过检测相电流梯度变化可以间接检测出电机的转子位置。10 1988年英国Leeds 大学的N.H .Mvung i 等人提出利用某相磁链-转子位置关系和相电流-转子位置关系来测量转子位置。在磁链很小时,磁路的非线性和磁通

16、饱和可以忽略,因此转子位置的变化可通过电流恒定时,磁链与位置角的变化曲线(图5所示和磁链恒定时,相电流与位置角的变化曲线(图6所示表征。图5电流恒定时的磁链-位置角曲线图6磁链恒定时的电流-位置角曲线通过试验可得到磁链为定值时的电流-位置角对应表或电流为定值时的磁链-位置角对应表,采用查表法可得到转子位置角。该方案较好地克服了电磁阻尼及其运动电势的影响,不足之处在于数学模型过于简单,未考虑涡流基于电流斩波控制的特点和电流斩波波形,利用电流的上升或下降时间判断转子的位置,可分为基于斩波波形的电流上升时间法和基于斩波波形的电流下降时间法。首先介绍电流上升时间法的原理。电流斩波波形如图7所示,斩波电

17、流的最大值为i 1,最小值为i 0,最大值与最小值的差值为i ,电流从最小值i 0上升到最大值i 1的上升时间记为t r ,以a 相为例进行分析,电压方程为V a =R s i a +d J ad t =R s i a +W J a W ·d d t +W J a W i a ·d i ad t(7一个斩波周期内,电流的上升率为d i a d t =i 1-i 0t 3-t 2=i t r (8由式(7、式(8可得电感增量W L a =W J aW i a=V a -R s i a -eit r其中e =W J a W k -(911根据估计得到的电感增量,即可间接得到转子

18、的位置。 图7电流斩波波形这种方法的优点为:原理简单,不需要外加测试信号,简化了电路,降低了成本,提高了电机的可靠性和容错能力;低速情况下,由于旋转电动势很小,可忽略,位置估计较为精确。缺点是:没有考虑电阻受温度的影响与相间的磁链耦合及电磁损失;受电机转速、电压波动以及斩波电流的影响较大;不适合在高速下使用。电流下降时间法与电流上升时间法相似,同理可得电流下降时间法的电感增量为W J aW i a =WL a =-R s i a -e-it f(101986年由Lumsdaine 等人提出针对SRM 相电感与转子位置的函数关系引入一个状态观测器进行转子位置估计的方法18。假设电机参数已知,首先

19、根据电机的电磁特性和机械特性建立电机的线性状态方程,然后通过选择适当的状态变量(可以选择转速、位置角、磁链等和输入变量(电压及输出变量(电流,建立由电机本身固有的一些物理参数所决定的状态观测器方程,通过检测电机端口相电压信号和相电流信号即可估计出转子的位置角。这种方法使用SRM 的线性模型使得瞬态时观测器性能较差,而且采用的降阶扩展勒伯格型观测器未包含系统所有的状态量,观测器对参数变化及噪声很敏感,从而动态性能比较差。另外,此方法过于依赖所建SRM 模型的精确程度,算法复杂,对CPU 的处理速度要求较高。优点在于不需要另外的附加检测电路,而且不用考虑探测电流所带来的负面作用。针对上述不足,其他

20、学者又提出了全阶扩展勒伯格型非线性观测器,对系统所有状态进行观测并将负载转矩作为未知状态变量对待,使系统性能极大提升,消除了稳态误差。为了获得更好的动态性能,考虑到SRM 非线性、多变量强耦合的系统特点,鲁棒性好、实时性强的滑模观测器19,20、二阶滑模变结构观测器16,自适应观测器20等被相继提出。2004年华南理工大学的杨向宇、孙明等人提出采用滑模观测器检测转子位置21,首先建立观测器模型、观5,9,22相间互感法就是要通过检测相间由于互感效应产生的感生电压来检测转子位置角,这种方法1992年由M.Ehansi 等学者提出。SRM 工作过程中,由于非激励相与激励相间的电磁耦合,会产生随转子

21、位置变化的感生电压,因此检测非激励相感生电压可实现对转子位置角的间接检测。如果通过试验的方法,预先得到校正好的互感电压和转子位置角之间的对应关系表,就能够由互感电压值查询=f (互感电压,电流二维表获得转子位置角。SRM 任何一非激励相都可以被选为检测的对象,在转子从完全非对齐位置到完全对齐位置过程中,被选定的非激励相中的互感电势会发生一个由正向最大值到负向最大值之间的周期性变化。该方案考虑了电机转速和相电流对互感电压的影响,优点是不需要在非工作相之外加激励脉冲,检测电路仅由信号处理电路构成,因而系统工作效率较高;缺点是方案实现较为困难。2.2非导通相检测法针对上节提到的电流波形检测法,人们提

22、出了改进方案:根据SRM 定子各相绕组依次独立通过电流的特点,在很短的时间内对非工作相施加一检测电压脉冲。假设所加脉冲持续时间为t ,产生的测试电流很小,不产生附加转矩,并且磁路不饱和,电机的电压方程可简化为12 无位置传感器的开关磁阻电机转子位 置检测技术 电气传动 2006年 第 36 卷 第 2 期 i U k = Lk ( t 或 ( 11 教授等人提出了两相激励脉冲的检测方法 。 其原 理是: 当 SRM 的一相正在工作时 , 对另外两个相 邻的非工作相同时施加脉冲激励 , 得到相应的响 应电流 , 比较其响应电流的大小来决定下一相何 时导通 。 该方法的优点是: 由于换相点的判断只

23、与响 应电流的相对变化有关 , 而与其值的大小无关 , 因 此这种方法的抗干扰性较强 。 采用两个非工作相 进行判断 ,不仅提高了判断的精度 ,而且还可以减 小电压波动和负载波动的影响 , 从而减小了检测 误差。 缺点是 : 需要外加检测电路 , 成本高 , 增加了 系统的复杂性。 2. 2. 3 曲线拟合的方法 24, 25 = F - 1 L k ( ( 12 对于式 ( 12有两种不同的方法来获得转子位 1 置信息 : 阻抗法和频率法。 2. 2. 1. 1 阻抗法 阻抗法的思想是: 使所加检测脉冲的电压 U k和 时间 t 为某一定值 , 由式 ( 11可知 , 检测脉冲的相 电流与相

24、电感的瞬时值即 i 与 L k ( 成反比例 , 因 而电流变化率 i /t 反映了转子的不同位置。 从而 由 i 与给定阀值比较获得位置信息 , 并可通过改变 给定阀值的大小来控制相激励的开通角。 由于转子位置检测精度取决于电机转速和激励 脉冲频率 , 假设对受检相施加频率为 f 的激励脉冲 , 若不考虑其它的检测误差 , 则采样得到的第 n+ 1个 位置信息 n+ 1与第 n 个位置信息 n之间的位置间隔 = k/f 。 因而当 k 恒定时 , 若激励脉冲频率 f 较 低 ,得到 则较大 ,位置检测精度较低 , 很可能理想 的开通或关断位置是在某个 区间内 ,而实际并不 能检测到该位置 ,

25、 因而无法在准确位置开通或关断 SRM 的相绕组 , 从而影响了控制精度。 提高激励脉 冲频率有利于提高检测精度 , 但由此带来的功率损 耗也增加 , 而且对于特定的电感位置 , 当频率高于某 一值时就会出现后 1次激励脉冲到来时前 1次激励 产生的绕组电流还未降为零 , 从而造成电流叠加现 象 ,无法正常检测。 2. 2. 1. 2 频率调制法 13, 23 2000 年哈尔滨理工大学的王旭东教授等人 基于非通电相加激励脉冲判断 SRM 转子位置的 方法 ,提出建立最高激励脉冲频率的数学模型 , 利 用曲线拟合算法来预报转子位置的改进方法。 为 减小计算量 , 拟合时仅取包括当前采样点以前的

26、 3个激励脉冲响应所对应的电感值 , 依据使残差 最小的原理 , 计算出用于拟合曲线的系数 。 根据拟 合的曲线 , 可预测 出下一采样点的电感 Ln+ 1 , 根 据电感与位置的关系即可预算出下一次的位置信 息 n+ 1。 然后判断绕组开通或关断的期望位置 x 是否落 在区间 n与 n+ 1之内 , 若 不是 , 则继续 采 样 、预测 , 若是则可利用预报模型 t ( x- n td = n+ 1 - n 式中: t 为激励脉冲的时间间隔 , t= 1 /f ; n为第 x 为期望的 开通角或 n 次采样解算出的位置角 ; 关断角 ; td为预测达到期望位置的延时值 。 频率调制法于 19

27、90 年由 Ehsani M 等学者提 出 , 其基本思想是 : 采用调频 FM 编码技术产生一 系列频率与瞬时相电感成比例的方波信号 。 通过 设计电路将被测相电感大小转换为频率 (或周期 T 的大小 , 如果电路参数选择合适 , 则 L 和周期 T 之间有如下的关系: T= kL ( k 为比例常数 。 由 此可获得相电感的频率编码信号 , 将此信号送给 微处理器 , 利用 f /V 变换器就可得到与频率成正 比例的电压 , 将此电压与设定的阀值比较从而获 得转子位置信息。 此 方法的 优点 为: 频 率调 制器 可以 工作 在 0 100 k Hz的宽调制范围内 , 分辨率高 ; 缺点为

28、 : 需要给每一相加检测脉冲 , 增加了控制线路的复 杂性 ,工作点不易稳定 , 易受干扰 。 2. 2. 2 两相脉冲激励方法 24, 25 计算施加第 n 次脉冲后需延时多长时间期望 的关断或开通位置才能到达 。 这种方法的优缺点为 : 可提高系统的抗干扰 性 , 同时也更能精确地预测转子为位置信息。 但实 际的拟合计算时间及拟合误差对控制精度具有影 响 , 拐点位置处的拟合误差较大 。 2. 3 基于智能控制的检测方法 随着智能控制理论的飞速发展 , 国内外的许 多专家学者将智能控制的方法引入到 SRM 无位 置传感器的研究当中。 目前研究较多的是模糊控 制法及神经网络法 , 文献 26

29、 还 提出了基于卡尔 曼滤波器的检测方法。 2. 3. 1 模糊控制法 模糊控制提供了一个不需要数学模型的建模 13 5, 27 29 针对单相脉冲法判别逻辑简单、 精度低 、可靠 性差的缺点 , 2001年由哈尔滨理工大学的王旭东 电气传动 2006 年 第 36卷 第 2期 无位置传感器的开关磁阻电机转子位置检测技术 方法 ,非常适合于未知的、难以定义的系统 。 这种 方法是基于 SRM 的绕组磁链、 位置角以及电流 之间的非线性关系 , 首先根据电机的电磁特性建 立合理的模糊规则库 , 定义磁链、 电流为输入 , 位 置角为输出 , 建立一个双输入、单输出的模糊控制 模型 ,检测得到的磁

30、链 、电流通过模糊控制模型就 可推理得到位置角的模糊输出。 这种方法的优点是: 不需要建立电机精确的数 学模型 , 实时性好 , 抗干扰能力强 , 鲁棒性好 , 不需要 附加检测电路。 不足之处在于: 模糊规则不易调节 , 自适应能力差。 2. 3. 2 神经网络法 5, 29 31 置信息 。 这种方法的优点为 : 不需考虑相绕组中电流 及运动电势的影响 , 与电机负载无关 , 而且它对电 机的运行状态也没有影响 , 灵敏度高 , 可获得较大 的相对变化量 ,结构简单 ,适应性强。缺点为: 由于 要在电机内部放置元件 , 使 SRM 的制造工艺变 得复杂 。 另外 , 若定子槽内的金属极板放

31、置位置不 一致 , 就会使金属极板相对于转子位置的变化特 性不一致 ,产生加大的检测误差 。 2. 4. 2 外加测试线圈法 5, 32 35 该方法是由南京航空航天大学的樊小明等人于 1995 年提出 , 外加测试线圈法是将独立的测试线圈 与定子绕组线圈绕在一起 , 通过检测测试线圈电感 变化规律得到转子位置信息。 定子绕组线圈一般采 用顺串接法 , 测试线圈既可顺串 , 也可反串。 顺串接 法电感幅值和灵敏度较高 , 但容易受主绕组工作电 流的干扰 ; 反串接法则正好相反。 文献 30, 31, 36 采用 RLC 串联谐振技术实现了对转子位置的正确 求解 , 另外 , 还有如下几种求解的

32、方法。 阻抗法测量电感: 将反串线圈作为测试对象 , 通过测量固定频率下测试线圈电感呈现的复阻抗 特征来实现 。 阻抗法测量电流: 用阻抗法测量测试线圈电 流的原理较为简单 , 通常是在测试线圈上加一个 固定频率为 k的交流信号源 , 然后用一个采样电 阻检测电感上的电流即可。 假设 L 为某相两极下反串的测试 线圈的总 电感 , 回路等效电阻为 R , 采样电阻值为 R ( R R , 则采样电阻 R 上压降的幅值 | UR | = R · Us / R2+ k + 2· L 2 ( ,相角为 h = - arctan k / L ( R , 采样电阻上的压降幅值及相角都

33、隐含有转子 的位置信息 。 为此可通过相位解调技术、幅值解调 技术进行位置的检测。由于电感比较小时 , 相位的 变化要比幅值的变化剧烈 ; 而在电感比较大时 , 幅 值的变化要比相位的变化明显。 因此为了提高检 测精度和灵敏性 , 可以将两者结合起来 ,小电感范 围 用 相位 解 调法; 较 大 电 感 范围 用 幅 值 解 调法 。 这种方法的优点是 : 便于实现 ,适合于任何类 型的电机。 缺点是需要额外的硬件电路 ,增加了成 本和复杂性 。 22 · · 神经网络是一种模拟人直观性思维的非线性 动力学系统 , 对于任意非线性对象的逼近和建模 , 以及对不确定性模型的控

34、制均有很好的效果。 神 经网络法也是基于电机的磁链、 电流基础之上的 , 在神经网络进行位置估计之前 , 首先通过实测得 到样本数据 , 样本数据的获得是将转子固定于一 系列不同的位置 , 向绕组通入不同数值的相电流 , 记录下不同相电流值所对应的磁链值 。 这些具有 对应关系的转子位置角 、电流、磁链是神经网络学 习的样本。 选择合适的网络模型结构 , 通过对大量 样本数据进行训练 , 就能建立能准确反映位置角 、 磁链及电流的非线性关系的神经网络模型 , 从而 可实现转子位置的检测 。 这种方法的优点是: 不需要建立电机的数学模 型 ,鲁棒性好 , 适应性强 , 不需要附加检测电路。不足

35、之处在于: 需要大量的训练数据 ,学习时间较长。 2. 4 附加元件检测法 目前 , 附加元件法主要有附加极板电容法和 外加测试线圈法两大类 。 其中 ,基于外加测试线圈 法的求解转子位置的方法有 : 阻抗法测量电感法 、 阻抗法测量电流法 、相位调制法 、幅值调制法等 。 2. 4. 1 附加极板电容法 25 1999 年 , 华中理工大学的詹琼华教授等人提 出通过电容与转子转角的关系确定实 际运行时 定 、转子相对位置的转子位置检测方法。 基本原理为: 在 SR电机定子槽中插入一金 属平板 , 并使金属平板的中心线与定子槽中心线 重合 ,则金属平板与转子构成一电容器 ,金属平板 为定极板

36、,转子为动极板。 当转子旋转时 , 电容器 的极板间距和面积随着转子转动而变化 , 其电容 大小是转子位置角的函数。 通过将电容量转化为 可测的电量 , 进行处理后就能得到对应的转子位 14 3 总结与展望 本文对 SRM 无位置传感器的检测方法作了 无位置传感器的开关磁阻电机转子位 置检测技术 电气传动 2006年 第 36 卷 第 2 期 9 张莲 , 陈鸿雁 . 开关磁 阻电动机 调速系 统位置 检测技 术评述 . 重庆工学院学报 , 2002, 16( 3: 65 68 10 L yo ns J P, M acM inn S R, Presto n M A. Flux / cur re

37、nt M etho ds fo r Ro to r Po sition Estima tion. Co nf. Rec. IEEE Ind Appl So c, 1991 : 482 487 11 Eg an M G, Ha rring to n M B, M urphy J M D. PW M ba sed Po sitio n Senso r less Contr ol o f Va ria ble Reluctance M oto r Driv es . Pr oc. Eur. Pow er Elect ro nics Co nf, 1991, 4 : 24 29 12 Galleg o

38、 s-Lo pez G, Kjae r P C, M iller T J E. A New Senso rless M eth od fo r Switched Reluc ta nce M o to r Driv es. Industr y Applica tio ns, I EEE T ransactio ns 840 on , 1998, 34( 4: 832 13 M ehrdad Ehsa ni. N ew M o dulatio n Encoding Techniques fo r Indirect Ro to r Po sition Sensing in Switch ed Re

39、luctance M o to rs. I EEE T ra nsactio ns on Industr y Applicatio ns, 1994, 30( 1: 85 91 14 Bu Jian ro ng , Xu Lo ng ya. Elimina ting Star ting Hesitation fo r Relia ble Senso rless Contr ol o f Switch ed Relucta nce M o to rs . Industr y Applica tio ns , IEEE Tra nsactions on, 2001, 37( 1: 59 66 15

40、 Br osse A, Henneber ge r G, Schniede rmeye r M et al . Senso rless Co ntro l o f a SRM at Lo w Speeds and Standstill Ba sed o n Sig na l Po wer Eva luation. Indus98. Proceedtria l Electro nics So ciety , 1998. IECO N ing s o f the 24th Annual Confere nce of the I EEE, 1998, 3( 314: 1 538 1 543 16 Y

41、a ng IeeW oo , Shin Ja eWha , Kim Yo ung -Seo k. The Roto r Speed a nd Positio n Senso rless Co nt rol of Switch ed Reluctance M oto r Using the Adaptiv e O bserv er . T EN CO N 99. Proceeding s o f the I EEE Re 1 453 g io n 10 Co nference, 1999, 2( 15-17: 1 450 17 Miki I, N oda H, M o riyama R. A S

42、enso rless Driv e M ethod fo r Switched Reluc ta nce M o tor Based on Gr adient of Phase Inducta nce. Electrica l M achines and Systems, 2003. ICEM S 2003. Six th Internation11: 615 618 a l Co nfer ence o n , 2003, 2( 918 Elmas C, Zelay a-De La Pa r ra H. Po sitio n Senso rless Opera tio n o f a Swi

43、tch ed Reluctance Driv e Ba sed on Observ er. Pow er Electr onics a nd Applications , 1993, Fifth Eur opean Co nfe rence o n, 1993, 6 ( 1316: 82 87 19 Zhan Y J, Chan C C. Chau K T. A No vel Sliding mode Observ er fo r Indir ect Po sitio n Sensing of Switch ed Reluc ta nce M o to r Drives. Industrial

44、 Electro nics, I EEE Tr ansac tions o n, 1999, 46, ( 2: 390 397 20 Islam M S, Husain I, V eille tte R J et al . Desig n and 全面的介绍 , 详细分析了各种典型检测方法的原 理 , 客观评价了各种方法的优缺点及适用范围。这 将对新型无位置传感器的研究具有重要的借鉴意 义。 采用无位置传感器的方法检测转子位置 , 既简 化了 SRM 驱动系统的结构 , 提高了系统的可靠 性 , 又可避免位置传感器受环境因素的影响 , 是很 有潜力的发展方向 。 智能控制技术的不断成熟 , 电

45、力电子技术、 数 字信号处理技术的飞速发展 , 将为无位置传感器 技术的研究注入新的活力 5, 37 。 比较各种控制方 法的优缺点 , 以神经网络为代表的智能控制技术 在 SRM 无位置传感器的检测中具有广阔的发展 前景。 采用高性能的数字信号处理芯片 ( DSP开 发各种复杂算法 , 进行位置检测 , 无需附加外部硬 件电路 , 可大大提高检测的可靠性和快速性 , 为各 种控制理论在无位置传感器 SRM 的实现提供了 良好的硬件平台。 将智能控制技术及高速高效低 价格的 DSP应用于 SRM 的位置检测和控制当中 将是未来的发展趋势。 参考文献 1 詹琼 华编著 . 开 关磁阻电 动机 .

46、 武汉 : 华 中理工 大学 出版社 , 1991 2 王宏 华编 著 . 开关 型磁 阻电 动机 调 速控 制技 术 . 北 京 : 机械工业出版社 , 1995 3 Krish nan R. Senso rless Opera tio n of SRM Driv es: R & D Sta tus. IECO N 01: Indust rial Electro nics Socie ty, 2001, The 27th Annua l Co nfer ence o f the 1 503 IEEE, 2001, 29( 2: 1 498 4 Ehsani M , Fahimi B.

47、 Elimination of Po sition Senso rs in Switched Reluctance M o tor Driv es: 47 T ra nsactio ns o n , 2002, 49( 1: 40 5 艾武 ,吴 保全 , 曹家勇 等 . SRM 间 接位置 检测技 术综 述 . 中小型电机 , 2004( 2: 48 54 6 邱亦慧 ,詹琼华 , 马志源等 . 基于简化磁 链法的开关磁 阻电 机间 接位 置检 测 . 中 国电 机工 程 学报 , 2001, 21 ( 10: 59 62 7 Aca rnley P P, Hill B J, Hoo per

48、 C W. Detection of Ro to r Po sitio n in Stepping a nd Switched M o to rs by M o nito ring of Curr ent Wav efo rms. I EEE T rans. on Industrial Electr onics, 1985, 32( 3: 215 222 8 Panda S K, Ama ratunga G A J. Wav efo rm De tec tion T ech nique fo r Indir ect Ro to r Po sition Sensing of Sw itched

49、Relucta nce M oto r D riv es. Par t 1. Ana ly sis , IEE Pr oc. B, 1993, 140( 1: 80 88 State of the A rt and Future T rends. Industrial Electr onics, IEEE 15 电气传动 2006 年 第 36卷 第 2期 Per for mance Ana ly sis of Sliding mo de O bserv er s fo r Senso rless Oper atio n o f Switched Reluctance M o tor s. C

50、o nt ro l Sy stems Technolog y, IEEE T ra nsac 389 tio ns o n, 2003, 11( 3: 383 21 孙明 , 杨向宇 . 滑模 观测器在开关 磁阻电机无 位置传 感 器控 制中的 应用 研究 . 电机 电器 技术 , 2004( 1: 8 11 22 W ang Y J, Sun Y Y , Huang C C et al . Roto r Po sitio n Detectio n of Switch ed Reluctance M o to rs U sing FM Technique. Contr ol Applicati

51、ons, 1999. Pro ceedings o f the 1999 IEEE Inter na tio nal Confer ence 944 on , 1999, 2( 22-27: 939 23 李景 男 , 王旭东 ,周 永琴 . 基于 两相 脉冲 激励的 开关 磁阻 电动机 无位置 传感 器转子 位置 检测 . 电机 与控 制学报 , 2002, 6( 1: 6 9 24 王旭 东 , 张奕黄 ,王 喜莲 等 . 无 位置 传感 器开关 磁阻 电动机位 置的检测与 预报. 中 国电机工程学 报 , 2000, 20( 7: 5 8 25 Cui Y u-L ong , Liu J

52、iao M in , Ho u Xue-Chuan et al . Improv ement of Ro to r Po sitio n Ang le Estima tion in SRD U sing Fuzzy Lo gic Ba sed M o to r M odel. Pro ceeding o f the Second International Co nference on 5: M achine L ea rning a nd Cyber ne tics , Xi a n , 2003, 22 726 2 730 26 Br osse A, Henneberg er H. Sen

53、so rless Co ntro l o f a Switched Relucta nce M o tor U sing a Kalma n Filter. in Proc. o f the European Pow er Elect ro nics Co nf , 1997( 4: 561 566 27 Cheo k A, Ertug rul N. A M o del Fr ee Fuzzy Log ic Based Ro to r Po sitio n Sensor less Switch ed Reluc ta nce M o to r Driv es. Indust ry Applic

54、a tio ns Co nference, 1996. 76 83 28 Par amasiva m S, Arumuga m R, U ma mahesw ari B et al . Indirect Roto r Position Estima tio n o f Switch ed Reluctance M oto r Using AN FIS. Po w er Elect ro nics a nd Driv e Sy stems , 2003. PEDS 2003. Th e Fifth International Co nference on, 2003, 2( 17-20: 921

55、 926 29 M ese E, To rr ey D A. An Appro ach fo r Senso rless Po sitio n Estima tion for Sw itched Reluctance M oto rs U sing Artifical N eural N etw o rks. Po we r Electr onics, I EEE Tr ansactions on, 2002, 17: 66 75 30 Reay D S, Willia ms B W . Senso rless Po sition Detectio n U sing N eura l Ne t

56、wo rks fo r the Co ntro l of Switched Reluc ta nce M o to rs. Co ntro l Applications , 1999. Pr oceedings of the 1999 IEEE Inter na tio nal T hir ty-fir st IA S Annual M eeting , I AS 96. Co nference Recor d of the 1996 IEEE, 1996, 1( 610: 无位置传感器的开关磁阻电机转子位置检测技术 31 詹琼华 . 开关磁阻电动机电容 式位置检测技术 . 电工 技术学报 , 1999, 14( 3: 1 5 32 Shy Shenq P Lio u, W enwei W ang . Indir ect Roto r Po sitio n Sensin

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