开关磁阻电机无位置传感器控制技术综述

第44卷

2011年第9期9月

MICROMOTORS

Vol.44．No.9Sep.2011

开关磁阻电机无位置传感器控制技术综述

龙洪宇，程小华

（华南理工大学电力学院，广州510640）

摘

要：开关磁阻电机由于其固有的优点，得到了广泛的应用。无位置传感器控制技术是开关磁阻电机的一个重要

研究方向，该文讨论了开关磁阻电机各种无位置传感器控制技术，并分析了其优缺点，最后给出了开关磁阻电机无传感器控制技术的发展方向。

关键词：开关磁阻电机；无位置传感器；控制技术；发展趋势中图分类号：TM352；TP271+.4

文献标志码：A

文章编号：1001-6848（2011）09-0071-04

OverviewofMechanical-sensorlessControlTechniquesof

SwitchedReluctanceMotor

LONGHongyu，CHENGXiaohua

（ElectricalPowerEngineeringCollege，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China）Abstract：Becauseofitsinherentmerit，theswitchedreluctancemotor（SRM）iswidelyused．Mechanical-sensorlesscontroltechniquesisoneoftheimportantresearchdirectionoftheswitchedreluctancemotor．Thispaperdiscussedallkindofmechanical-sensorlesstechniques，whicharewidelyusedintheswitchedreluc-tancemotor，thentheadvantagesanddisadvantagesofvariousmechanical-sensorlesscontroltechniqueswere

analyzed，andfinallygaveoutthefuturetrends．Keywords：SRM；mechanical-sensorless；controltechniques；thefuturetrends

感器的研究成为了提高开关磁阻电机调速系统性能的一个重要途径。本文详细介绍了永开关磁阻电机各种无位置传感器控制方法及其性能特点。

0引言

开关磁阻电机（SRM）是一种新型调速电机，它具有结构简单坚固，制造工艺简单，成本低，容错能力强，调速范围宽，调速性能好等优点，且在整

［1］

个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。自80年代问世以来，受到了各国学者和企业界的广泛关注。近20年来，随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，开关磁阻电机的发展取得明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织等各个领域。

由于开关磁阻电机结构上的特殊性，准确的转子位置检测是保证其可靠运行的重要的一环。早期的位置检测方案有光敏式、磁敏式及接近开关等含机械的检测方案，但位置传感器的引入使电机结构复杂，安装调试困难，且受到了传感器分辨率的限制，这不仅增加了其调速系统结构的复杂性，也增加了系统成本和潜在的不稳定性。为此，无位置传

1导通相检测法

导通相检测法是利用导通相导通时所表现出来的相绕组特性来检测转子位置，常用的方法有电流波形监测法、状态观测器法、电流磁链法等。1.1

电流波形监测法

电流波形检测法是对SRM运行时的导通相的电流波形进行检测，从而获得转子位置信息。最早的工作相电流波形检测

思想是根据运动反电动势对

相电流波形的影响估算转子位置。由于在低速时运动反电动势很小，所以这种方法只能应用于中高速运行的工况。

英国剑桥大学的Acarnley等于1985年提出了改

［5］

进的工作相电流波形检测方法。该方法的思想是：SRM的相电流变化率取决于增量电感，而增量电感

［2-4］

24收稿日期：2010-11-作者简介：龙洪宇（1985），男，硕士研究生。

程小华（1963），男，博士，教授，主要从事电机基本理论特别是交流电机绕组理论、电机设计、电机控制以及新型电机的研究。

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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。该方法克服了工作相电流波形检测法的不足，适用范围宽，能够连续检测转子位置角，同时实现电路简单，成本低。

在此基础上，S.K.Panda等学者进一步深入研究了采用相电流波形检测的间接位置方法

［6－9］

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路修改成滑模变结构的形式。滑模变结构控制的本质是滑模运动，通过变结构变换开关以很高的频率来回切换，使状态的运动点以很小的幅度在相平面15］上运动，最终运动到稳定点。文献［首先将滑模观测器应用于开关磁阻电机间接位置检测，文献采用线性的开关磁阻电机模型进行分析和仿真，忽略16］采用复杂了开关磁阻电机的非线性特性。文献［

的非线性函数对开关磁阻电机的非线性特性进行了拟合。滑模观测器法可以很好地解决SRM的非线性问题，并且可进行连续的位置估计，但这种方法同样存在计算量大的问题。1.3

电流磁链法

电流磁链法于1991年由J.Lyons等人首次提出，其基本思想是基于开关磁阻电机的凸极效应。根据SRM的磁链、电流和转子位置角之间的关系。通过测得不同转子位置的磁链和电流，就能建立一个电流－磁链－位置的三维表并存储在内存中，这时只需计算每一时刻的磁链值和采样电流，通过查表就能得到当前的转子位置。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，使得算法复杂，计算时间长，占用内存大，灵活性差

［17］

，并

在采用分裂式直流电源功率变换器的8/6极SRM系统上得到了实现的。这种方法在低速时性能比较好，在高速时由于运动反电动势的增加和一相导通周期内斩波次数的减少，性能明显下降。考虑到运动反电动势对电流波形的影响，2002年F.R.Salmasi提出了一种基于运动反电动 …… 此处隐藏：7492字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……