開關磁阻電機位置檢測方法演示文稿

開關磁阻電機位置檢測方法演示文稿3/20/2023當前1頁，總共25頁。3/20/2023（優(yōu)選）開關磁阻電機位置檢測方法當前2頁，總共25頁。無位置傳感器檢測技術的作用當電機靜止時，轉子位置是不確定的，由于沒有位置傳感器，此時對電機定子哪一項通電的問題尤為突出。

解決啟動時候的轉子初始位置和初始導通相的判斷問題，以保證不出現(xiàn)轉子反轉。當前3頁，總共25頁。無位置傳感器檢測技術的優(yōu)勢傳統(tǒng)的SRM轉子位置檢測法采用諸如光電編碼器、霍爾位置傳感器等，稱作直接位置檢測法。由于機械位置傳感器的存在，增加了SRM結構的復雜性，影響了SRM調速系統(tǒng)可靠性，也使得SRM調速系統(tǒng)的成本增加，另外，位置傳感器的穩(wěn)定性受環(huán)境影響很大，阻礙了SRM在生產和生活中的廣泛應用。為了克服這一弊病，國內外學者開始著手研究開關磁阻電機無傳感器控制技術。當前4頁，總共25頁。國內對無位置傳感器檢測技術的研究

當前5頁，總共25頁。導通相檢測法

導通相檢測法是利用導通相導通時所表現(xiàn)出來的相繞組特性來檢測轉子位置。但是由于電機繞組所表現(xiàn)出來的非線性,必須采用非線性檢測法,模型比較復雜,對芯片的運算速度要求也比較高。不需任何人為產生的電壓電流信息,直接以電機運行時的電流電壓信息為基礎,根據電機的實際模型或特性曲線得到位置信息。當前6頁，總共25頁。

電流波形檢測法：最早的無位置傳感器檢測方案

優(yōu)點：原理簡單,不需要外加電路。缺點：電感的計算時間較長,算法易受噪聲信號的影響。當前7頁，總共25頁。磁鏈法

其基本思想是忽略繞組互感的影響，基于開關磁阻電機的磁鏈、電流和轉子位置角之間的關系來檢測轉子位置。不同轉子位置角曲線圖優(yōu)點：原理簡單缺點：由于要建立并查找一個電流/磁鏈/位置的三維表,算法復雜,計算時間長,占用內存大,靈活性差等。針對磁鏈法的不足,提出了簡化磁鏈法。當前8頁，總共25頁。簡化磁鏈法

線性模型下的繞組相電流波形圖當前9頁，總共25頁。簡化磁鏈法

位置檢測的目的就是提供換想邏輯，在電機單項輪流導通時，并不需要轉子每一位置的信息，只要能夠判斷是否已達到換相的位置即可。因此只需將積分得到的估計磁鏈值與對應當前電流的換相位置的參考磁鏈值相比較，如果前者大于后者，則認為換相位置已到，管斷當前相，導通下一相；反之，則認為換相位置未到，繼續(xù)導通當前相。當前10頁，總共25頁。參考磁鏈的獲得

參考磁鏈的獲得：換相位置一般都靠近電感最大位置，因此該算法只測試存儲最大電感位置的磁鏈-電流曲線，然后再乘以一個小于1的系數k來得到對應換相位置的參考磁鏈值。優(yōu)點：算法中只需要計算最大電感位置的磁鏈-電流曲線，然后查詢二維表，所需內存小，算法簡單快速，此時結果較為準確可靠。

當前11頁，總共25頁。相電流梯度法

當前12頁，總共25頁。相電流梯度法

比較與上一個之間的時間間隔，可求得電機的轉速，這個時間間隔乘以極數即電機旋轉一周的時間。結合與電機的轉速可控制和，即下一相導通時間和該相關斷時間，從而實現(xiàn)單拍和雙拍控制。單拍：用于高速段，可減少轉矩脈動雙拍：起動和低速段，有利于產生有效轉矩當前13頁，總共25頁?；陔娏鲾夭úㄐ蔚臋z測法（適用于低速）

電流上升時間法

利用電流的上升或下降時間判斷轉子的位置，分別為基于斬波波形的電流上升時間法和基于斬波波形的電流下降時間法。當前14頁，總共25頁。電流下降時間法

優(yōu)點：原理簡單，成本較低，不需要外加測試信號，提高了電機的可靠性和容錯能力;低速運行情況下，由于旋轉電動勢很小，可忽略，位置估計較為精確。缺點：該方法受電機轉速、電壓波動以及斬波電流的影響，不適合在高速下使用。與電流上升時間法相比，不同之處在于它不需要電壓傳感器檢測電壓。當前15頁，總共25頁。非導通相檢測法

非導通相檢測法通過控制向非激勵相注入高頻低幅的測試信號，測量出電流或其它信息，通過計算和分析得到轉子位置信息。此類方法算法比較簡單，適合于電機啟動和較低轉速時的轉子位置估計，但由于測量過程需要注入高頻激勵信號，易引起負轉矩，影響整個系統(tǒng)出力和效率，另外使控制電路復雜。當前16頁，總共25頁。注入脈沖法

初始位置檢測：電機靜止時，同時向三相注入高頻電壓脈沖低速運行時的位置檢測：同時向非導通相注入電壓脈沖當前17頁，總共25頁。初始位置檢測

1、電機靜止時，2、忽略繞組的電阻壓降3、電機靜止時，電感保持不變向繞組中注入幅值一定的電壓脈沖，其響應電流的幅值大?。寒斍?8頁，總共25頁。一相響應電流的峰值與轉子位置關系三相響應電流的峰值與轉子位置關系當前19頁，總共25頁。低速運行時的位置檢測

當SRM的一相正在工作時，對另外兩個相鄰的非工作相同時施加脈沖激勵，得到相應的響應電流，比較其響應電流的大小來決定下一相何時導通。優(yōu)點：換相點的判斷只與響應電流的相對變化有關，而與其值的大小無關，因此抗干擾性較強，采用兩個非工作相進行判斷，不僅提高了判斷的精度，而且還可以減小電壓波動和負載波動的影響，從而減小了檢測誤差。缺點：需要外加檢測電路，成本高，增加了系統(tǒng)的復雜性。當前20頁，總共25頁。

附加元件法

附加元件法是在電機內部的適當位置上增加一些元件，在電機運行時這些元件的輸出信息也隨轉子周期性地發(fā)生變化，利用這種特性可以估算出轉子的位置。根據附加的元件不同，可分為極板電容檢測法和附加電感線圈法。當前21頁，總共25頁。極板電容檢測法

在電機定子槽中插入一個金屬平板，該平板與轉子之間就相當于構成了電容器，當轉子轉動時，該電容器的極板面積和間距也隨之發(fā)生變化，也就是說電容的容值大小是轉子位置的函數，只需增加簡單的電路檢測出電容的容值，就能夠估算出轉子的位置。優(yōu)點：算法簡單，適用性強，與電機所帶負載的大小無關。缺點：由于放置元件，使SRM的制造工藝變得復雜。另外，若定子槽內金屬板放置位置不一致，就會使金屬極板相對與轉子位置的變化特性不一致，產生較大的檢測誤差。當前22頁，總共25頁。國外一些研究(基于注入脈沖法)

電感分區(qū)法（起動）思想：將各項電感的相位關系做以分區(qū)，利用各區(qū)域內繞組的相電流邏輯關系，確定初始導通相。起動前對各項繞組注入電壓脈沖U，各相電感曲線與電流曲線成倒置的關系。當前23頁，總共25頁。當前24頁，總共25頁。電感分區(qū)法（低速）

思想：低速運行時，忽略旋轉反電勢，在每相的0~22.5°范圍內，電感處于上升區(qū)，均可以產生正轉矩。響應電流幅值的包絡線，將一個電感區(qū)間分為6個小區(qū)間。每個區(qū)間內的電流邏輯關系不同，從而確