无位置传感器开关磁阻电机
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无位置传感器开关磁阻电机的转矩波动抑制
将 离线训练好的 网络用于转子位置的在线估计 ； ２个完成 由电机期望转 矩、 第 转子位置 到期望 的优化 电流之 间的
非线性映射 ， 通过 电流跟踪控制 ， 电机 相电流跟 随优化 电流变化 ， 使 实现转矩波动抑制 ． 仿真 和实验结果显 示， 柔性 神经 网络的收敛速 度为传统神经网络的 ６倍 ， 而实现 了转子位置快速 的估算 ， 算误差控 制在 ［一 。４ ］ 同 从 估 ４ ，。 内， 时转矩波动降低 １％， ０ 验证 了该控 制策略较之于传统控制方法的优势．
夏长亮 ，周亚娜 ，贺子鸣 ，谢 细 明
（ 天津大学 电气与 自动化工程学 院 ， 天津 ３０ ７ ） ０ ０ ２ 摘 要 ：针对开关磁 阻电机 驱动 系统中位 置传 感器及 转矩脉 动的存在 限制 其应 用范 围的问题 ， 出利用 网络结构 提
简单、 学习效率 高的柔性神经 网络 对其进行建模 ， 而对开 关磁 阻电机 无位置 传感 器控 制下的 转矩波动 抑制方 法 进 进行 了研 究． 立了 ２个柔性神经 网络 ： １个完成 由电机 绕组 的相 电流 、 建 第 相磁链 到转子 位置之 间的非 线性 映射 ，
ａ ｄ ｑ ｉｋ ｒｌａ ｎ ｎ ｐｅ ｄ．ＴｗｏＦＮＮｓ ｗｅｅ ｂ ｉ ：ｔ ｅｆｒｔｏ ｅ ｅｔｍａｅ ｈ ｏｏ ｏ ｉ ｏ ｈ ｏ ｇ ａ ｕ ｅ ｎ ｕｃ ｅ ｅ ｒ ｉｇ ｓ ｅ ｒ ｕ ｌ ｈ ｓ ｎ ｓｉ ｔｄ ｔｅ ｒｔｒｐ ｓｔ ｎ ｔｒ ｕ ｈ ｍｅ ｓ ｒ— ｔ ｉ ｉ ｍｅ ｔｏ ｈ ｈ ｓ ｕ ｉ ｋ ｇ ｓａ ｄ ｐ ａ ｅｃ ｒｅ ｔ ；ｔ ｅ ｏ ｄ ｏ ｅ ｅｔｍａｅ ｈ ｅｅｅ ｃ ｕ ｅ ｔ ｔ ｅ ｎ ｆｔ ｅｐ ａ ｅｆ ｘｌｎ ａ ｅ ｎ ｈ ｓ ｕ ｒｎ ｓ ｈｅｓ ｃ ｎ ｎ ｓｉ ｔｄ ｔ ｅｒ ｆｒ ｎ ｅ ｃ ｒ ｎｓｗｉｈ ａ ｄ — ｌ
对永磁无刷直流电机和开关磁阻电机的理解
对永磁无刷直流电机和开关磁阻电机的理解一、永磁无刷直流电动机（1）、简介直流电动机虽然起动和调速性能好，堵转转矩大，但是直流电动机具有电刷和换向器组成的机械换向装置，其间的滑动接触严重影响了电机的精度和可靠性，缩短电机寿命，需要经常维，产生的火花会引起无线电干扰，并且电刷换向装置又使直流电机变得结构复杂，工作噪声大。
在微电子技术、电力电子技术和电机控制技术日趋成熟的基础上，人们应用高性能永磁材料创造出了无接触式换向的直流电机，我们称之为永磁无刷直流电机。
（2）、基本结构永磁无刷直流电动机主要由永磁电动机本体、转子位置传感器和功率电子开关三部分组成。
直流电源通过电子开关向电动机定子绕组供电，由位置传感器检测电动机转子位置并发出电信号去控制功率电子开关的导通和关断，使电动机转动。
（3）、工作原理以下举一相导通星形三相三状态的例子说明。
一相导通星形三相三状态永磁无刷直流电动机三只光电位置传感器H1、H2、H3在空间对称均布，遮光圆盘与电机转子同轴安装，调整圆盘缺口与转子磁极的相对位置使缺口边沿位置与转子磁极的空间位置相对应。
缺口位置使光电传感器H1受光而输出高电平，功率开关管VT1导通，电流流入A相绕组，形成位于A相绕组轴线上的电枢磁动势Fa，Fa顺时针方向超前于转子磁动势Ff150°电角度。
Fa与Ff相互作用拖动转子顺时针旋转，当转子转过120°电角度时，与转子同轴安装的圆盘转到使光电传感器H2受光、H1遮光，功率开关管VT1关断、VT2导通，A相绕组断开，电流流入B相绕组，电流换相。
电枢磁动势变为Fb，Fb在顺时针方向继续领先转子磁势Ff150°电角度，两者相互作用，又驱动转子顺时针方向旋转。
当转子磁极转到240°时，电枢电流从B相换流到C相，产生的电磁转矩继续使电机转子旋转，直至重新回到起始位置，完成一个循环。
（4）、控制方法永磁无刷直流电动机的控制方法，按有无转子位置传感器，可分为有位置传感器控制和无位置传感器控制。
开关磁阻电机神经网络随控无位置传感器实现
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第４ ４卷 第 １ 期 １
２ １ ０ １正
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１ 月 １
开 关 磁 阻 电机 神 经 网络 随控 无位 置 传 感 器 实现
郝 帅 ，程咏梅 旭 ，马 ，付周兴
矩为输出的非线性映射关系 。利用广 义回归神经网络的非线性拟合能力实现该 输入 、输 出之间 的非线性 映射 ，进行
转矩估计 ，从而消去转矩传感器 。仿 真结果 表明 ， Ｒ Ｓ Ｍ不仅可 以在各种速度下 实现无位置 传感器控 制 ，还可以有效
的抑制转矩脉动 。
关键词 ：开关磁 阻电机 ；随控无 位置传感 器 ；直接转矩控制 ；广义 回归神经 网络 ；转矩脉动 ；转矩估计
ｆ ｃ ｎｅ ｄＴｃｎｌ ， ｉｎ７０ ５ ，Ｃ ｉ ｏ Ｓｉ ｃ ｎ ｅｈｏｏｙ Ｘ＇ １０ ４ ｈｎ ） ｅ ａ ｇ ａ ａ
开关磁阻电机无位置传感器控制技术综述
的位 置检 测 方案 有 光 敏 式 、磁 敏 式 及 接 近 开 关 等 含
电流波 形 检测法 是对 Ｓ Ｍ 运行 时 的导 通相 的 电 Ｒ 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ｉ ［４思想 是根 据运 动反 电动势 对 贝 ２］ ０－ 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
ａ ａｙ ｅ ｎ ｌｚ ｄ， ａ ｄ ｆｎ ｌ ａ ｅ ｏ ｔｔ ｅ ｆ ｔ ｅ ｔｅ ｄｓ ｎ ｉ ａｌ ｇ ｖ ｕ ｈ ｕ ｕｒ ｒ ｎ ． ｙ Ｋｅ ｒ ｓ：Ｓ ｙ ｗｏ ｄ ＲＭ ； ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｓ ｎ ｏ ｌｓ ｃ ａ ｉａ —ｅ ｓ ｒｅ ｓ； ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ； ｔ ｅ ｆ ｔ ｅ ｔｅ ｄ ｏ ｔｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｈ ｕ ｕｒ ｒ ｎ ｓ
Ｕ 引 舌
开关 磁 阻 电机 （ Ｒ 是 一 种新 型 调 速 电 机 ，它 Ｓ Ｍ）
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 ｒ ｉｗ ｆＭ ｅ ｈ ｎｉａ －ｅ ｓ ｒｅ ｓＣｏ ｔ ｏ ｃ ｎｉ ｕｅ ｆ ｅ ｖ ｅ ｏ ｃ ａ ｃ ｌｓ ｎ ｏ ｌｓ ｎ ｒ ｌＴｅ ｈ ｑ ｓｏ Ｓ ｔ ｈ ｄ Ｒｅｕ ｔ ｎ ｅ Ｍ ｏ ｏ ｗｉｃ ｅ ｌ ｃ ａ ｃ ｔｒ
Ｌ０ＮＧ ｎ ｙ Ｈｏ ｇ ｕ， ＣＨＥＮＧ ａ ｈ ａ Ｘｉｏ ｕ
Ａｂｔａ ｔ ｅａ ｓ ｆ ｔ ｉｈｒｎ ｅ ｔ ｔｅｓ ｉ ｈｄｒｌｃａｃ ｔｒ Ｓ Ｍ）ｉ ｗ ｄｌ ｓｄ ｅｈ ｎｃ１ ｓｒｃ ：Ｂ ｃ ｕｅｏ ｓ ｎ ｅｅｔ ｒ ， ｈ ｗｔ ｅ ｅ ｔ ｅｍｏ （ Ｒ ｉ ｍｉ ｃ ｕ ｎ ｏ Ｓ ｉｅ ｕｅ ．Ｍ ｃ ａｉａ． ｙ
电流波 形 检测法 是对 Ｓ Ｍ 运行 时 的导 通相 的 电 Ｒ 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ｉ ［４思想 是根 据运 动反 电动势 对 贝 ２］ ０－ 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
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Ｕ 引 舌
开关 磁 阻 电机 （ Ｒ 是 一 种新 型 调 速 电 机 ，它 Ｓ Ｍ）
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 ｒ ｉｗ ｆＭ ｅ ｈ ｎｉａ －ｅ ｓ ｒｅ ｓＣｏ ｔ ｏ ｃ ｎｉ ｕｅ ｆ ｅ ｖ ｅ ｏ ｃ ａ ｃ ｌｓ ｎ ｏ ｌｓ ｎ ｒ ｌＴｅ ｈ ｑ ｓｏ Ｓ ｔ ｈ ｄ Ｒｅｕ ｔ ｎ ｅ Ｍ ｏ ｏ ｗｉｃ ｅ ｌ ｃ ａ ｃ ｔｒ
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开关磁阻电机改进型简化磁链无位置传感器技术
系， 以电感 曲线 的交点 为特征 位 置 ， 用 实 时计 算 得 到 的磁 链 与特 征 位 置磁 链 比较 获 取 转子 位 置 信
号 。 为更进 一 步 简化 位置 估计 算 法 ， 提 出一 种五 点 法磁 链优 化模 型 来 自动 生成 特征位 置磁 链 方法 ，
并 通过理 论 仿真 分析 ， 对五 点 法磁链 模 型进行 了优 化 设计 ， 该 方法省 去 了实测磁 链和 创 建磁 链数 据 表 的繁 琐过 程 。 实验 结果 验证 了该 方 法的 正确性 和 可行性 。 关键 词 ： 开 关磁 阻 电机 ；无位 置 ； 五 点法磁 链优 化模 型 ； 特征 磁链 ；改进 型 简化磁链
ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｈｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌｕ ｆ ｘ ｌ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｗａ ｓ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ３ ５ ２ 文献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ７ —４ ４ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ １ ３ － ０ ７
Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
张磊 ， 刘 闯， 王 云林 ， 张 云 龙
（ 南京航空航 天大学 自动化学院 ，江苏 南京 ２ １ ０ ０ １ ６ ）
摘
要： 针 对 简化磁 链 方 法只 能 实现 单相 轮 流导通 ， 不利 于电机 出力 的 问题 ， 提 出一种 基 于特 征 位
基于径向基神经网络的无位置传感器开关磁阻电机采煤机牵引系统
Abstract： Feasibility of using sensorless SRM for shearer traction system was proposed． Nonlinear characteristics of SRM and its real-time calculation method were analyzed． Radial basis function（ RBF） neural network of rotor position estimation for sensorless SRM drive was established，with two input variables： flux linkage and phase current． Real-time rotor position angle obtained from shaft encoder was adopted as learning sample data，on-line learning algorithms and training procedures were also given． Sensorless control of SRM based on RBF neural network was achieved by TMS320F2812 DSP，18． 5 kW three-phase 12 /8 pole sensorless controller was set up． Traction experimental results of shearer show that the system has a good dynamic performance and high accuracy position detection with maximum error less than 2°． Key words： radial basis function（ RBF） ； sensorless； switched reluctance motor（ SRM） ； shearer traction system
基于特征位置磁链开关磁阻电机无位置传感器技术
ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｎ ｏ ｌ ｏ ａ ｄ，ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ
基 于特 征 位 置 磁 链 开关 磁 阻 电机 无 位 置 传 感 器 技 术
张 磊 刘 闯 管 是 琚 王 云林
（ 南 京 航 空 航 天 大 学 自动 化 学 院 ， 南京 ， ２ １ ０ ０ １ ６ ）
摘要 ： 提 出 了一 种 基 于 特征 位 置 磁 链 的 改 进 型 简化 磁 链 开 关磁 阻 电机 无 位 置 传 感 器技 术 。 与 传 统 简 化 磁 链 方 法 相 比， 该 方 法 容 易 实现 换 相 和 电 机 双 拍 运 行 ， 针对 １ ２ ／ ８结 构 开 关磁 阻 电机 电 感与 位 置 关 系 ， 选取 ７ ． ５ 。 和 １ ５ 。 作为 特征位置 ， 并 利 用 实 时磁 链 与特 征 位 置 磁 链 比较 获 取 三 相 位 置 信 号 。 为 了提 高 处 理 器精 度 ， 本 文 只 比较 一 个 特 征 位置 ， 而 另 一 个 特 征 位 置 由延 迟 得 到 。 建 立 以 ｄ ｓ Ｐ Ａ Ｃ Ｅ 为核 心 的磁 链 实测 和 位 置 估 计 的模 型 ， 详 细分析 了 ７ ．
ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏｎ ｏｆ １５ 。ｉ ｓ ｈ ｉ ｇｈｅ ｒ ｔ ｈａ ｎ ｔ ｈａ ｔ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｔ ｈｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ７ ． ５。 ．Ｆｉ ｎａ ｌ ｌ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎｄ ｖ ａ ｌ ｉ ｄｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｐｒ ｏ ｐｏ ｓ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ．
一种新型无位置传感器开关磁阻电机控制方法
维普资讯
第４ １卷 第 ２期
２０ ０ ７年 ２月
电 力 电 子 技 术
Ｐ ｗｅ ｅｃｒ ｎ ｃ ｏ ｒＥｌ ｔｏ ｉ ｓ
Ｖ １ １ Ｎｏ２ ｏ ． ， ． ４ Ｆｂｕｒ，０ ７ ｅ ｒａｙ ２ ０
一
种新型无位置传感器开关磁阻电机控制方法
１ 引 言
开关磁 阻 电机 （ｗｔ ｅ ｅｕｔｎｅＭｏｏ， 称 Ｓ ｉｈｄＲ ｌｃ ｃ ｔ 简 ｃ ａ ｒ Ｓ Ｍ） Ｒ 引入位 置传 感器 增加 了 电机 结构 的复 杂性 。 为 此， 出现 了多种 取 消传感器 位置 测量 的方 案 ， 些 方 这 案都 有 自己适用 的速 度 范围 。 在此 ， 出了一种 采 的新 型控 制 方 案 。
ｅ ｐ ｒ ｎ ， ｗ—ｐ ｅ ｘ ｅ ｉ ｎ ｎ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｅ ｐ ｒ ｎ ｒ ｄ ． ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｅ ｕ ｔｉ ｄ ｃ ｔｓ ｔａ ｅ ｓ ｅ ｄ ｏ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｌ ｓ ｅ ｄ ｅ ｐ ｒ ｉ ｏ ｍｅ ｔａ ｄ ｈ ｇ — ｐ ｅ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｉ ｗｅ ｅ ｍａ ｅＴ ｅ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔｒ ｓ ｌ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔ ｐ ｅ ｆ ｈ ｔ
其 结 果 表 明 ， 方 案 可 以 实现 Ｓ Ｍ 整 个 速度 范 围 内 的无 位 置 控 制 。 该 Ｒ
关键词 ： 开关 ： 磁阻 电机 ： 控制／ 数字信号处理器 中图分类号 ：Ｍ３ ２ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ０ １ｏ ２ ｏ ）２ ０ ５ — ３ １０ — ｏ ｘ（ｏ ７ ０ — ０ ４ ０
在 低 速 时 由于 ∞很 小 ， 因此 可 以忽 略 最 后 一
项， 即
∞， 得 到 ： 而
Ｕ＝ ｉｌｉ０ ｉ ｓＲ ＋ （， ） ｄ （） ２
第４ １卷 第 ２期
２０ ０ ７年 ２月
电 力 电 子 技 术
Ｐ ｗｅ ｅｃｒ ｎ ｃ ｏ ｒＥｌ ｔｏ ｉ ｓ
Ｖ １ １ Ｎｏ２ ｏ ． ， ． ４ Ｆｂｕｒ，０ ７ ｅ ｒａｙ ２ ０
一
种新型无位置传感器开关磁阻电机控制方法
１ 引 言
开关磁 阻 电机 （ｗｔ ｅ ｅｕｔｎｅＭｏｏ， 称 Ｓ ｉｈｄＲ ｌｃ ｃ ｔ 简 ｃ ａ ｒ Ｓ Ｍ） Ｒ 引入位 置传 感器 增加 了 电机 结构 的复 杂性 。 为 此， 出现 了多种 取 消传感器 位置 测量 的方 案 ， 些 方 这 案都 有 自己适用 的速 度 范围 。 在此 ， 出了一种 采 的新 型控 制 方 案 。
ｅ ｐ ｒ ｎ ， ｗ—ｐ ｅ ｘ ｅ ｉ ｎ ｎ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｅ ｐ ｒ ｎ ｒ ｄ ． ｈ ｘ ｅ ｉ ｎ ｅ ｕ ｔｉ ｄ ｃ ｔｓ ｔａ ｅ ｓ ｅ ｄ ｏ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｌ ｓ ｅ ｄ ｅ ｐ ｒ ｉ ｏ ｍｅ ｔａ ｄ ｈ ｇ — ｐ ｅ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｉ ｗｅ ｅ ｍａ ｅＴ ｅ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔｒ ｓ ｌ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔ ｐ ｅ ｆ ｈ ｔ
其 结 果 表 明 ， 方 案 可 以 实现 Ｓ Ｍ 整 个 速度 范 围 内 的无 位 置 控 制 。 该 Ｒ
关键词 ： 开关 ： 磁阻 电机 ： 控制／ 数字信号处理器 中图分类号 ：Ｍ３ ２ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ０ １ｏ ２ ｏ ）２ ０ ５ — ３ １０ — ｏ ｘ（ｏ ７ ０ — ０ ４ ０
在 低 速 时 由于 ∞很 小 ， 因此 可 以忽 略 最 后 一
项， 即
∞， 得 到 ： 而
Ｕ＝ ｉｌｉ０ ｉ ｓＲ ＋ （， ） ｄ （） ２
12／10开关磁阻电机无位置传感器初始位置检测方法的研究
置传感器的调速系统是一大研究热点。开关磁阻 电机 （ ｗ ｔ ｅ ｅｕｔｎｅ Ｍｏ ｒ简 为 Ｓ Ｍ） 动 Ｓ ｉ ｈ ｄＲ ｌｃ ｃ ｔ ， ｃ ａ ｏ Ｒ 起
时 转 子初 始位 置 的检测 及初 始 导通相 的判别 是一
个 需要 首 先解 决 的关键 问题 。若 因初始 位 置检测
ｐ ｓｔ ｎ ｓ ｎ ｏｌ ｓ ＲＭ ｔ ｏ ｔｒ ｖ ｒ ｉ ｇ ｃ ｎ ｂ ｃ ｉｖ ｄ， ｉ ｈ ｍｅ ｎ ＲＭ ａ ｅ ｐ ａ ｔ ａ ｌ ｎ ｓ ｍｅ ｒ ｖ ｒｉ ｇ ｏ ｉｏ ｅ ｓ ｒ ｓＳ ｉ ｅ ｗｉ ｕ ｅ ｅｓｎ ａ ｅ ａ ｈｅ ｅ ｗｈｃ ａ ｓ Ｓ ｈ ｃ ｎ ｂ ｒ ｃ ｉ ｂ ｅ ｉ ｏ ｅ ｅ ｓｎ ・ ｃ
（ 苏大学 电气信 息 ３程 学院 ， 江 ２ ２ １ 江 － 镇 １ ０ ３）
摘 要 ： 出了一种无位置传感器 的开关 磁阻 电机 的初始 位置检 测方 法 ， 提 即依 次给 定子相 注入 电压 脉
冲， 利用各相 测试电流与定子 电感和转 子位置 的关 系 ， 确定转 子初 始位 置及 其相应初 始导通相 ， 而实现转子 从
维普资讯
《 电机与控制应用＞ ０６ ３ （ ） ＞ ０ ，３ ４ ２
１／ ０开关磁 阻电机无 位置传感 器初始位置检测方法 的研究 ２１
１ ／ ０开 关 磁 阻 电 机 无 位 置 传 感 器 ２１
初 始 位 置 检 测 方 法 的研 究 术
蒋海波 ， 赵 德安 ， 孙 晓明 ， 刘 东 ， 郑 桨
不 正确 或 初始 导通 相误 判 而使 起动 时转 子 出现 反 转 现象 ， 造成 电机 运 转 紊 乱 并 使 之 无 法进 入 正 将
常 的运 转 状态 。
用任何转子位置传感器的情况下都能平稳 、 可靠 地 起动 Ｓ Ｍ，． ｕ和 Ｌ Ｘ Ｒ ＪＢ ． ｕ提 出激 励所 有 的定 子 相 并持 续一 小段 时 间 ， 据 Ｓ Ｍ 的磁链 一电流 一 根 Ｒ
基于特殊电感开关磁阻电机无位置传感器控制
２０
了一 些 控 制 方 法 。文 献 ［３］提 出对 电机 各相 通 入 高 频 脉 冲 ，利 用 得 到 的 磁 链 值 和 电流 值 计 算 电感 值 ， 对 电感 值 进 行 分 析 得 到 转 子 位 置 。文 献 【４—５］采 用 查 表 法 估 计 转 子 位 置 。事 先 建 立 电流 ，磁 链 和 角 度 的关 系 表 ，实 时检 测 电流 值 和 磁 链 值 得 到 位 置 信 息 。 由于 ＳＲＭ 严 重 的 非 线 性 特 性 ，文 献 ［６］运 用 神 经 网络 法 建 立 ＳＲＭ 的磁 链 与 位 置 的关 系 ．估 计 转 子 位 置 。文 献 『７１向非 导 通相 注 入 高 频 脉 冲 得 到 电 感 特 殊 位 置 信 息估 计 转 子 位 置 。文 献 【８】在 ＳＲＭ 的 定 子 齿 上 加 装 可 以 通 入 高频 脉 冲 的 检 测 线 圈 ，对 线 圈输 出量 进 行 处 理 估 计 转 子 位 置 。
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ：Ｓｕｐｐｏｓｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．６１０７４００７）；Ｎａｔｕｒａ ｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏ— ｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（Ｎｏ．２０１２ＪＭ８０１６）
摘 要 ：针 对 开 关 磁 阻 电 机 （ＳＲＭ）引 入 位 置 传 感 器 导 致 系 统 复 杂 ，全 周 期 不 饱 和 电感 方 法 因 磁 链 饱 和 导 致 检 测
位 置 不 准 的 问 题 ．提 出基 于 特 殊 电 感 ＳＲＭ 无 位 置 控 制 方 法 。 在 电 机 运 行 中 ，对 非 导 通 相 注 入 高 频 脉 冲 ，计 算 各
了一 些 控 制 方 法 。文 献 ［３］提 出对 电机 各相 通 入 高 频 脉 冲 ，利 用 得 到 的 磁 链 值 和 电流 值 计 算 电感 值 ， 对 电感 值 进 行 分 析 得 到 转 子 位 置 。文 献 【４—５］采 用 查 表 法 估 计 转 子 位 置 。事 先 建 立 电流 ，磁 链 和 角 度 的关 系 表 ，实 时检 测 电流 值 和 磁 链 值 得 到 位 置 信 息 。 由于 ＳＲＭ 严 重 的 非 线 性 特 性 ，文 献 ［６］运 用 神 经 网络 法 建 立 ＳＲＭ 的磁 链 与 位 置 的关 系 ．估 计 转 子 位 置 。文 献 『７１向非 导 通相 注 入 高 频 脉 冲 得 到 电 感 特 殊 位 置 信 息估 计 转 子 位 置 。文 献 【８】在 ＳＲＭ 的 定 子 齿 上 加 装 可 以 通 入 高频 脉 冲 的 检 测 线 圈 ，对 线 圈输 出量 进 行 处 理 估 计 转 子 位 置 。
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ：Ｓｕｐｐｏｓｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．６１０７４００７）；Ｎａｔｕｒａ ｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏ— ｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（Ｎｏ．２０１２ＪＭ８０１６）
摘 要 ：针 对 开 关 磁 阻 电 机 （ＳＲＭ）引 入 位 置 传 感 器 导 致 系 统 复 杂 ，全 周 期 不 饱 和 电感 方 法 因 磁 链 饱 和 导 致 检 测
位 置 不 准 的 问 题 ．提 出基 于 特 殊 电 感 ＳＲＭ 无 位 置 控 制 方 法 。 在 电 机 运 行 中 ，对 非 导 通 相 注 入 高 频 脉 冲 ，计 算 各
无位置传感器开关磁阻电机缺相故障位置检测
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｌ ａ ｃ ｋ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｗａ ｓ
第４ ８卷 第 ８期
２ ０ １ ５焦
缸 电机
ＭＩ ＣＲＯＭ０Ｔ０ＲＳ
Ｖｏ １ ． ４ ８ ．Ｎ ｏ ． ８
Ａｕ ｇ ． ２０１ ５
８月
无 位 置 传 感 器 开 关 磁 阻 电机缺 相 故 障位 置检 测
黎 雾 ，张 磊 ，刘 闯 ，张云龙
（ １ ．南京 信息 职业 技术学 院，南京 ２ １ ０ ０ ４ ６ ； ２ ．南京航空航 天大学 自动化学院 ， 南京 ２ １ ０ ０ １ ６ ） 摘 要 ：提出了一种基 于双 电流阀值电感分 区的开关 磁阻 电机无位置传感器 缺相诊 断和位置估 计 的方 法。通过设 置 双 电流阀值对 电感周期进行 分区 ，在电机驱动运行 时 ，对非导通相注入 高频脉 冲 ，通过 比较 脉冲 电流幅值 与高、低 电流 阀值 的关系 ，估计 出位 置检索脉冲信号 ，当电机 发生缺相故障时 ，通过 检测位置 检索脉 冲信号边 沿触发顺 序来 诊断缺相故 障 ，并 利用正常相 的电磁 信息实现转子位 置的估 计 ，最后通过缺 相故 障模 拟实验 ，验 证 了该 缺相故 障下 位置估计 算法的正确性 和可行性 。 关键词 ：开关 磁阻 电机 ；无位置 传感 器 ；缺相故 障；电流阀值 ；电感分 区
中图分 类号 ：Ｔ Ｍ ３ ５ ２ ； ｒ ｉ ３ ： ＇ ２ ７ ２ 文 献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ １ ・ ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ８ － ０ ０ ４ １ － ０ ４
第４ ８卷 第 ８期
２ ０ １ ５焦
缸 电机
ＭＩ ＣＲＯＭ０Ｔ０ＲＳ
Ｖｏ １ ． ４ ８ ．Ｎ ｏ ． ８
Ａｕ ｇ ． ２０１ ５
８月
无 位 置 传 感 器 开 关 磁 阻 电机缺 相 故 障位 置检 测
黎 雾 ，张 磊 ，刘 闯 ，张云龙
（ １ ．南京 信息 职业 技术学 院，南京 ２ １ ０ ０ ４ ６ ； ２ ．南京航空航 天大学 自动化学院 ， 南京 ２ １ ０ ０ １ ６ ） 摘 要 ：提出了一种基 于双 电流阀值电感分 区的开关 磁阻 电机无位置传感器 缺相诊 断和位置估 计 的方 法。通过设 置 双 电流阀值对 电感周期进行 分区 ，在电机驱动运行 时 ，对非导通相注入 高频脉 冲 ，通过 比较 脉冲 电流幅值 与高、低 电流 阀值 的关系 ，估计 出位 置检索脉冲信号 ，当电机 发生缺相故障时 ，通过 检测位置 检索脉 冲信号边 沿触发顺 序来 诊断缺相故 障 ，并 利用正常相 的电磁 信息实现转子位 置的估 计 ，最后通过缺 相故 障模 拟实验 ，验 证 了该 缺相故 障下 位置估计 算法的正确性 和可行性 。 关键词 ：开关 磁阻 电机 ；无位置 传感 器 ；缺相故 障；电流阀值 ；电感分 区
中图分 类号 ：Ｔ Ｍ ３ ５ ２ ； ｒ ｉ ３ ： ＇ ２ ７ ２ 文 献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ １ ・ ６ ８ ４ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ８ － ０ ０ ４ １ － ０ ４
磁链模型的双开关磁阻电机无位置传感器控制
Ｓ ＲＭ ｒ ｏ ｒｂ ｌｎ ｅ ａ ｄ ｒ ｔ ｒ ｏ ｉ ｏ ｓｉ ｔ ｎ ｅ ｒ ｒｉ ｌｓ ｈ ｎ ２ ．Ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｈ ｓｇ ｏ ｙ ａ ａ ｅ ｐ ｗｅ ａ ａ ｃ ｄ， ｎ ｏｏ ｓｔ ｎ ｅ ｔ ｐ ｉ ｍａｉ ｒｏ ｓ ｅ ｓｔ ａ 。 ｈ ｙ ｔｍ ａ ｏ ｄ ｄ ｎ ｍ－ ｏ
Ｓ ｎ ｏ ｌｓ ｏ ｔｏ ｆｄ ｕ ｌ ｗｉｃ ｅ ｅｕ ｔ ｎ ｅ ｍ ｏ ｏ ａ ｅ ｎ ｅ ｓ ｒｅ ｓｃ ｎ ｒ ｌｏ ｏ ｂ ｅ ｓ ｔｈ ｄ ｒ ｌ ｃａ ｃ ｔ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ
ｌ ｘｍ ｄ ｌ ｆｕ ｏ ｅ
Ｚ Ａ Ｇ Ｘ — ｎ ， Ｔ Ｎ Ｇ ｏｊｎ ， Ｋ Ａ ｏｇｙｎ ， ＷＡ Ｇ Ｑ．ｕ Ｈ Ｎ ｕｌ ｇ ｏ Ａ ｕ－ ｕ Ｕ Ｉ ｎ —ａ Ｓ Ｎ ｉ ｈ
Ｓ Ｍ 无传 感器控 制 。利 用 Ｓ Ｍ 两个特 殊位 置 的磁链 特性 ， 立非 线性磁 链 解析 模 型 ， 出磁 链模 Ｒ Ｒ 建 给
型 中的参数 计 算方 法 ， 出双 开 关磁 阻 电机 无位 置传 感 器控 制 策略 。 以 Ｔ ３０ ２ １ Ｓ 提 ＭＳ２ Ｆ８ ２Ｄ Ｐ为控 制 核 心 ． 建 两台 １． Ｗ Ｒ 搭 ８５ｋ Ｓ Ｍ控 制 器 ， 实现 双机 无传 感 器 同步 运行 。 实验 结 果表 明 ， 控 制策略 并 该 下 电机 静 止启 动无 反 转 或抖 振 ， 切 换 可 靠 、 从 机 转 矩 输 出功 率 平衡 、 子 位 置 估 计 误 差 小 于 相 主 转
２ Ｊ ｎ ｓ ｎｉｅｒ ｇＲ ｓａ ｈＣ ｎｅ ｆ ｌ ｔｃｌ ｒ ｅａｄＣ ｎｒ ，ｕｈ ｕ ２ １ ， ｈｎ ） ．ｉ ｇｕＥ ｇｎｅ ｎ ｅｅｒ ｅｔｒｏ Ｅｅ ｒ ａ Ｄ ｖ ｎ ｏｔ ｌＸ ｚｏ １ Ｃ ｉａ ａ ｉ ｃ ｒ ｃ ｉ ｉ ｏ ２ １６
一种开关磁阻电动机无位置传感器起动方法
献［－ ］ 电感 曲线近似为正弦 ， ８９将 合成空间旋转矢 ！ 法
Hale Waihona Puke … …０计 斩
．
…
…
一
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
触持电棚 ２２ 第０ 第 期 ．． ｏ 年二…４卷 ７：… １ ． ： 二 … 二
… … … … 一 ．… ．一 一
的误 差 。
可得 ：
Ａ ｓｒｃ： ｅ ｅｓｒ ｓ ｃｎｒｌ ｅｈｄｏ ｉ ｈｄｒ ｕｔ ｃ ｏ ｒＳ Ｍ）ｆｒ ｔｒ ｕ ａ ｒｐｓｄ ｅ ｒ ｅ ｂ ｔ ｔＡ ｎｗ ｓｎｏｌ ｓ ｏｔ ｔｏ ｆ ｗｔ ｅ ｅ ｃ ｎ ｅｍ ｔ （ Ｒ ａ ｅ ｏｍ ｓ ｃ ｌ ａ ｏ ｏ ａｔ ｐｗ ｓ ｏｏｅ ．Ｂ ｆ ｅｔ ｓ － ｐ ｏ ｈ
种无位 置 检测 和控 制 方 案 。文献 ［ ］ 用 磁 链 一 １采 电 流查 表 的方法 ， 事先存 储磁 链 ～ 电流 一 角度 的三 维数
行滤波， 得到电流变化的包络线 ， 再通过设定 阀值确 ； 曩 定开通关断信号 。文献 ［ — ］ ６ ７ 在一个 电感周期 内， ｊ 藏
据表 ， 根据检测电流值和 电压值 ， 计算磁链 ， 然后实 时查表获得电机转子的角度信息。这种方法的缺
ｗ ｔ ｏ ｔ ｏ ｉ ｏ ｅ ｓ ｒｔ ｋ ｈ ｔｒＦ ｎ ａ ｅ ｔｉ ｐ ｅ ．Ｓ ｍｕ ａ ｉｎ ａ ｄ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｖ ｌ ａ ｅ ｔ ｅ ｆａ ｉ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ｉ ｕ ｓ ｉｎ ｓ ｎ ｏ ｏ ｍａ ｅ ｔ ｅ ｍｏｏ ｕ ｔａ ｃ ｒ ｎ ｓ ｅ ｄ ｈ ｐ ｔ ａ ｉ ｌｔ ｘ ｅｉ ｎ ａｉ ｔ ｈ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ｏ ｏ ｎ ｄ ｉ ｈ
开关磁阻电机无位置传感器控制系统仿真
ｓ ｔ ｈ ｄ ｒ ｌ ｃ ａ ｃ ｔｒ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ． ｈ ｌ ｉ ｇ—ｍｏ ｅｏ ｓ ｒ ｅ ｎ ｙ ｎ ｅ ｓｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｆ ｈ ｓ ｏ ｔ ｇ ｗｉ ｅ ｅｕ ｔ ｎ ｅ ｍｏｏ ｓ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｔ ｅ ｓｉ ｎ ｃ ｄ ｄ ｂ ｅ ｒｏ ｌ ｅ ｄ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ａ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｖ ｏｐ ａ ｄ ｃ ｒ ｅ ｔｔ ｓｉ ｔ ｏｏ ｏ ｉｉｎ ａ ｄ ｓ ｅ ｄ，ｉ ｄ ｉ ｏ ｔｃ ｎ ａ ｈ ｅ ｅ ｂ ｔ ｒ ｅ ｔ ｔ ｎ ｙ ｒ ｐ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｎ ｕ ｒ ｎ ｏ ｅ ｔ ｍａｅ ｒ ｔ ｒｐ ｓｔ ｎ ｐ ｅ ｏ ｎ ａ ｄ ｔ ｎ ｉ ａ ｃ ｉ ｖ ｅ ｔ ｓｉ ｉ ｓ ｂ ｅ ｌ ｃｎ ｈ ｉ ｅ ｍａ ｏ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ：ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｉ ｌ ｔｏ ｄ ｌｏ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｔｏｌ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌ ｉ ｇ — ｍｏ ｅ ｏ ｓ ｒ ｅ ｏ Ｉ ｓ ｐ ｐ ｒ ａ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｍｏ ｅ ｆ ｓ ｎ ｏ ］ ｓ ｃ ｎ ｒ ｌ ａ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｈ ｅ ｅ ｄ ｄ ｂ ｅｖ ｒｆｒ
维普资讯
第 ３ 第６ ２卷 ０期
文章编号：０６—９ ４ （ｏ ６ ｏ １０ ３ ８ ２ ｏ ）６—０ ０ ３ ２一Ｏ ５
计 算 机 仿 真
２６ ６ ０ 年０月 ０
开关 磁 阻 电机 无 位 置传 感 器 控 制 系统 仿 真
雷涛 ， 张晓斌 ， 林辉
ｔａ ｉｉｎ ｌ ｏ ｉ ｏ ｅ ｓ ｒ． ｈ ｓ ｐ ｐ ｒｉ ｃ ｕ ｅ ｅ ａｌ ｄ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｌｎ ａ ｄ ｌ ａ ｄ ｏ ｓ ｒ ｅ ｒＳ ｒ ｄ ｔ ａ ｓｔ ｎ ｓ ｎ ｏ Ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｌ ｄ ｓｄ ｔ ｉ ｉ ｌｔｏ ｆｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｍｏ ａ ｎ ｂ ｅ ｒｆ ＲＭ ｎ ｏ ｐ ｉ ｓ ｅ ｖ ｏ ｉ
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维普资讯
第 ３ 第６ ２卷 ０期
文章编号：０６—９ ４ （ｏ ６ ｏ １０ ３ ８ ２ ｏ ）６—０ ０ ３ ２一Ｏ ５
计 算 机 仿 真
２６ ６ ０ 年０月 ０
开关 磁 阻 电机 无 位 置传 感 器 控 制 系统 仿 真
雷涛 ， 张晓斌 ， 林辉
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开关磁阻电机神经网络无位置传感器控制
（． １ 中国矿业 大学 信息与电气工程学院 ， 江苏 徐州 ２ １０ ； ２ ０ ８
２ 江苏 省电力传 动与 自动控制工程技术研究中心 ， ． 江苏 徐州 ２ １ １ ） ２ ｌ６
摘
要 ： 对 现有 开 关磁 阻 电机 （ Ｒ 的 转子 位 置 传 感 器使 得 系统 成 本 和复 杂 度 提 高、 固性 和 针 Ｓ Ｍ） 坚
ＤＳ Ｐ，ａ ｄ １ Ｗ ｈ ｅ － ｈ ｓ ２ ８ ｐ ｌ ｅ ｓ ｒ ｓ Ｒ ａ ｅ ｐ Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｎ ５ ｋ ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ １ ／ ｏ ｅ ｓ ｎ ｏ ｌ ｓ Ｓ Ｄ ｗ ｓ ｓ ｔｕ ． ｘ ｅ ｉ ｅ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｈ ｓ ｓ ｓ ｍ ａ ｏ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ ｐ ｓｔ ｎ ｄ ｔｃｉ ｎ ｗｉ ｘｍｕ ｅ ｒ ｒ ｌｓ ｙ ｔ ｈ ｓ ａ ｇ ｏ ｙ ａ ｃ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｎ ｉｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｏ ｉ ｏ ｅｅ ｔ ｔ ｍａ ｉ ｍ ｒ ｅ ｓ ｅ ｏ ｉ ｏ ｈ ｏ
线训 练 算法 ， 开发 完成 了一 台 １ｋ 三 相 １／ ５Ｗ ２ ８极 无位 置传 感 器 Ｓ Ｄ样机 。 实验 结 果表 明 ， Ｒ 无位 置
传 感 器 Ｓ Ｄ具有较 好 的动 态特 性和较 高精 确度 ， Ｒ 系统最 大位 置检 测误 差 ≤２ 。 。 关键 词 ： 经 网络 ；开 关磁 阻电动机 ；无位 置传 感 器 ； 字信 号处理 器 神 数
ｔａ ． ｈ ｎ ２。
Ｋｅ ｒ ｓ： ｅ ｒｌｎ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｎ ｕ ａ ｅ ｗｏ ｋ；ｓ ｔ ｈ ｄ ｒ ｌ ｃ ａ ｃ ｔｒ ｗｉｃ ｅ ｅｕ ｔｎ ｅ ｍｏ ｏ ｓ；ｓ ｎ ｏ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒｅ ｓ；ｄ ｇ ｔｌｓｇ ａ ｒ ｃ ｓ ｏ ｉ ｉ ｉ ｎ ｌｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ａ
２ 江苏 省电力传 动与 自动控制工程技术研究中心 ， ． 江苏 徐州 ２ １ １ ） ２ ｌ６
摘
要 ： 对 现有 开 关磁 阻 电机 （ Ｒ 的 转子 位 置 传 感 器使 得 系统 成 本 和复 杂 度 提 高、 固性 和 针 Ｓ Ｍ） 坚
ＤＳ Ｐ，ａ ｄ １ Ｗ ｈ ｅ － ｈ ｓ ２ ８ ｐ ｌ ｅ ｓ ｒ ｓ Ｒ ａ ｅ ｐ Ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｎ ５ ｋ ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ １ ／ ｏ ｅ ｓ ｎ ｏ ｌ ｓ Ｓ Ｄ ｗ ｓ ｓ ｔｕ ． ｘ ｅ ｉ ｅ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｈ ｓ ｓ ｓ ｍ ａ ｏ ｄ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ ｐ ｓｔ ｎ ｄ ｔｃｉ ｎ ｗｉ ｘｍｕ ｅ ｒ ｒ ｌｓ ｙ ｔ ｈ ｓ ａ ｇ ｏ ｙ ａ ｃ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｎ ｉｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｏ ｉ ｏ ｅｅ ｔ ｔ ｍａ ｉ ｍ ｒ ｅ ｓ ｅ ｏ ｉ ｏ ｈ ｏ
线训 练 算法 ， 开发 完成 了一 台 １ｋ 三 相 １／ ５Ｗ ２ ８极 无位 置传 感 器 Ｓ Ｄ样机 。 实验 结 果表 明 ， Ｒ 无位 置
传 感 器 Ｓ Ｄ具有较 好 的动 态特 性和较 高精 确度 ， Ｒ 系统最 大位 置检 测误 差 ≤２ 。 。 关键 词 ： 经 网络 ；开 关磁 阻电动机 ；无位 置传 感 器 ； 字信 号处理 器 神 数
ｔａ ． ｈ ｎ ２。
Ｋｅ ｒ ｓ： ｅ ｒｌｎ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｎ ｕ ａ ｅ ｗｏ ｋ；ｓ ｔ ｈ ｄ ｒ ｌ ｃ ａ ｃ ｔｒ ｗｉｃ ｅ ｅｕ ｔｎ ｅ ｍｏ ｏ ｓ；ｓ ｎ ｏ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒｅ ｓ；ｄ ｇ ｔｌｓｇ ａ ｒ ｃ ｓ ｏ ｉ ｉ ｉ ｎ ｌｐ ｏ ｅ ｓ ｒ ａ
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• 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。
பைடு நூலகம்
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。
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
•（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
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。
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。
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。
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分析
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。
• 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
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。
பைடு நூலகம்
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。
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
•（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
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。
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。
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。
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分析
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。
• 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