基于全周期电感法的开关磁阻电机无位置传感器控制技术
1引言
开关磁阻电机（SRM）由于其结构简单坚固、控制灵活、调速范围广，以及其良好的高速适应性和强容错能力，引起了学界和业界的广泛关注。对于开关磁阻电机系统，位置闭环是实现电机可靠运行和高性能控制的基础。在目前实际应用中，一般采用轴位置传感器或其他探测式位置检测器来获取转子位置信息，这样不仅增加了系统成本和复杂度，同时降低了整个系统的可靠性。尤其在一些高温、油污等恶劣工作环境中，一般的传感器无法工作，因此限制了开关磁阻电机的应用范围。因此，研究廉价、实用的无位置传感器技术具有重要的研究意义。
尽管近20年以来，在中、高速运行区的无位置传感器方法得到了广泛的研究[1-9]，但是在初始定位和无位置传感器起动方面的研究相对较少[10-18]。从目前文献来看，起动和低速区域的无位置传感器控制仍是一个亟待解决的难点。
近十年来，文献[10-18]针对无位置传感器起动和低速运行控制提出了一些方法。文献[10]提出了一种通过脉冲注入与磁链数据表查询相结合的方法来实现静止时的转子位置估计。这种方法中数据获取困难，表格复杂，另外磁链的计算在低速时容易产生较大的累积误差，因此不利于转子位置估计。文献[11]提出了一种给各相注入短周期脉冲，通过比较响应电流的大小来判断转子所处位置区域的方法。该方法通过选取位于电感上升区的相作为开通相而实现电机的初始启动相估计。该方法仅需检测电流信号，简单且易于实现，但它无法估计出初始位置，且须结合其他方法才能实现电机的连续运行。
文献[12]提出了一种电流定位法的思想，即通过同时在电机两相以上的绕组注入一定幅值的测试脉冲，利用测试电流与转子位置的关系来检测转子初始位置和判断起动导通相，从而可以实现任何位置时的无反转起动。但该方法容易受母线电压波动的影响，从而也会影响位置估计的精度。文献[13]在文献[11,12]方法的基础上提出了一种建立响应电流峰值与转子位置的关系的三次样条模型，从而估计位置角的方法。该方法可以实现初始定位，但峰值电流-位置角曲线的获取和三次样条拟合算法都相对比较复杂，另外，该方法也易受母线电压波动的影响。文献[14]在文献[13]的基础上优化了位置估计区间的选取，并对位置估计的鲁棒性进行了分析。