无位置传感器开关磁阻电机

非导通相电流比较法（低速）
• 思想：低速运行时，忽略旋转反电势，在每相的 0~22.5°范围内，电感处于 上升区，均可以产生正转矩。响应电流幅值的包络线，将一个电感区间分为 6 个小区间。每个区间内的电流逻辑关系不同，从而确定不同相的导通关断 信号。
• 在一相电感的上升区内，非导通相电流的交叠点对应了 7.5°，15°和 22.5°三 个特殊位置点，而导通相的电流，远大于非导通相注入脉冲的响应电流，无 法确定换相点，对控制算法没有意义。因此利用非导通相电流信号，可以确 定导通相的开通与关断，实现导通。
简化磁链法
• 位置检测的目的就是提供换想逻辑，在电机单项轮流导通时，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的位置即可。因此只需将积 分得到的估计磁链值与对应当前电流的换相位置的参考磁链值相比较，如果 前者大于后者，则认为换相位置已到，管断当前相，导通下一相；反之，则 认为换相位置未到，继续导通当前相。
两种无位置传感器检测技术Βιβλιοθήκη Baidu析
刘莹
目录
回顾两种无位置传感器检测技术 该两种检测方法存在的不足 针对不足进行的改进 下一步工作计划
回顾两种无位置传感器检测技术
非导通相电流比较法（起动）
• 思想：将各项电感的相位关系做以分区，利用各区域内绕组的相电流逻辑关 系，确定初始导通相。 起动前对各项绕组注入电压脉冲U，各相电感曲线与电流曲线成倒置的关系。
一些特殊位置和参考量的获取方法
• 简化磁链法 参考磁链的获取：即开通任意一相，将转子拉至对齐位置，之后同时开通与之相邻的 两相，根据对称性，这两相产生的合成转矩为零，转子将不产生转动。从而利用磁链 积分可以计算出该参考位置的磁链电流曲线。
• 非导通相电感双阈值法 电感值检测：无需外加激励源，直接利用功率变换器给非导通相注入高频检测脉冲。 由于检测脉冲的响应电流很小，在转速低时运动电动势，电磁饱和效应和绕组等效电 阻压降均可忽略不计，利用电机的相电流、相电压等可测信号，来估计磁链，电感等 电磁特性参数。
• SRM电动机导通角 on 和关断角 off，在相电流i处所对应的磁链分别为
(on ,i) on (i) f (i) (off ,i) off (i) f (i)
• 本文在试验中首先固定 SRM关断角，也即固定关断角系数 off (i) ，其优化选择的范围
为：0.7 off (i) 0.9；而 SRM 导通角系数on (i) 由 SRD 驱动系统的量消耗最小的性
或关断信号。
• （3）通过调节电感阈值 Lhigh 和Llow 的大小可以得到不同开通、关断位置的驱动信号，
因此可以根据负载情况灵活的调节电感阈值，以满足起动性能要求。
针对不足进行的改进 非导通相电感双阈值法
针对不足进行的改进
简化磁链法（基于能量优化控制）
• 基本思想：通过调节第i+1相的开通参考磁链系数和第i相的关断磁链参考系数，可分别 得到下一相开通磁链阈值和当前相关断磁链阈值。
目前存在的困难
• 1、两种无位置传感器检测方法的衔接技术，缺乏相关的资料， • 2、对于SRM控制方法，仅仅了解了角度位置控制，电流斩波控制，电压斩波控制，对
于PWM波调压控制，PID控制的具体介绍和应用不太了解，详细的资料也较少。
下一步工作计划
• （1）首先对之前了解的所有内容进行总结和串联。 • （2）学习在实际操作中如何实现两种无位置传感器检测方法的衔接。 • （3）学习开关磁阻电机控制策略。
能优化指标在线调节。
• 注：改进简化磁链法有基于输出功率最大，输出转矩最大，五点磁链优化
基于最优化条件的开通角确定方法
该两种检测方法存在的不足
简化磁链法（五点法磁链优化模型）
• 思想：以12/8结构SRM为研究对象，转子齿距角为45度，每一步的角位移为15度。B 相的转子位置信号滞后A相15度，C相的转子位置信号滞后B15度，A相的转子位置信 号滞后C15度。A相7.5度对应C相位置信号的下降沿，A相15度对应B相位置信号的上 升沿，B相7.5度对应A相位置信号的下降沿,B相15度对应C相位置信号的上升沿，C相 7.5度对应B相位置信号的下降沿,C相15度对应A相位置信号的上升沿。
• 参考磁链的获得： 换相位置一般都靠近电感最大位置，因此该算法只测试存储最大电感位置的 磁链-电流曲线，然后再乘以一个小于1的系数k来得到对应换相位置的参考磁 链值。
该两种检测方法存在的不足
非导通相电流比较法
•（1）该方法开通位置在7.5度，已经偏离了想电感底部区域，处在电感上升区，因此相电 流上升缓慢，起动电流偏小，起动转矩偏小。 •（2）相关断位置位于开关磁阻电机定转子对齐位置，关断相的续流电流会产生较大的负 转矩。 •（3）只能单相轮流导通，并且开通角和关断角无法调节。 •（4）该方法直接忽略了运动反电动势和绕组电阻压降对响应电流峰值的影响，因此只适 用于转速较低的情况。
• 改进型简化磁链位置估计过程：采集A相绕组的电压、电流，通过积分运算得到实时磁 链，将实时磁链值与7.5度位置的特性磁链比较，如果实时磁链值大于同电流下的7.5度 位置特性磁链，就关断C相，再根据实时转速将A相延迟7.5度得到A相的15度特征位置。
• 优点：7.5度位置的磁链密度比最大位置附近磁链密度小，微处理器在处理7.5度位置磁 链时实时性和精度都要高，并且可是实现双拍起动。只将7.5度特征位置作为换相位置， 作为位置估计的基准，而15度特征位置由7.5度位置根据实时转速延时得到。
简化磁链法
•（1）只能工作在单相轮流导通模式，因此无法满足系统高性能调速的要求。 •（2）只适用于高速条件下。
针对不足进行的改进
非导通相电感双阈值法
• 基本原理 • （1）为避免在关断相电流续流区间注入检测脉冲，必须设置电流阈值来确定检测脉冲
注入时刻，即当续流电流小于阈值后才开始注入脉冲。 • （2）通过比较非导通相电感估计值与预先设定的电感阈值大小来估计另外两相的开通