白超
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【摘要】开关磁阻电机的转子位置检测是开关磁阻电机调速的关键，对于无传感器位置检测来说，检测结果至关重要。通过介绍现有的无位置检测技术，进一步对无位置检测技术在国内外的发展做了介绍。
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关键词 SRM；无位置传感器；检测技术
开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）一直以其成本低、结构简单等优势应用在很多领域，但是控制电机运转实现不同的功能需要得知转子的位置信息，所以精确地、实时地检测运行中电机的转子位置就是问题的关键。
1无位置传感器的检测方法
对于开关磁阻电机的调速系统来说，传统的转子位置检测方法都增加了额外的机械结构，从而限制了开关磁阻电机的应用领域。所以，无位置传感器技术的研究与创新已成为SRM研究领域的重中之重。针对国内外的研究成果，简单列写了无位置传感器检测的方法，主要可分为四类[1]：导通相检测法、非导通相检测法、基于智能控制的检测法、附加元件检测法。
2国内外无位置传感技术的发展
目前，国外研究机构主要集中在大学中，如：美国的艾克朗大学、德克萨斯大学等，英国的剑桥大学和利兹大学，日本的明治大学、东京理工学院，新加坡国立大学，印度科学院；另外，如英国的开关磁阻电机驱动装置有限公司也在进行相关研究。
国内的主要研究机构有浙江大学、天津大学、西北工业大学和南京航空航天大学等[2]。
下面通过对部分大学和公司中的研究的成果进行说明，以介绍目前无位置传感器检测技术的研究现状和发展。
南京航空航天大学提出过分别针对低速和高速下采用不同的无位置传感器检测的方法，分别为：
1）低速时——通过向非导通相注入高频脉冲，在整个周期内检测三相电流上升斜率与下降斜率之差，这些离散的差值经过滤波后分别形成三条包络线，它们与电感存在着特定的关系，根据这些包络线的交点就能来确定转子的位置，其他位置可以根据转速推算得出，从而实现电机的正常运行及开通、关断角可调控制。该方法算法简单，控制灵活，只需检测相电流，同时消除了反电势的影响，很大程度上提高了位置估算的精确度。
2）高速时——根据开关磁阻电机控制的特点，转子位置检测可以简化为换相位置的检测。通过建立关于换相位置的磁链与定、转子对齐位置磁链的非线性关系的模糊模型，只要存储定、转子对齐位置的磁链－电流特性曲线，就可得到任意给定的经综合考虑转矩、输出效率而选择的合理换相位置θh处的参考磁链。将实时检测的磁链与优化的参考磁链进行比较，就可以得到相应的换相信号。不但具备简化磁链法的所需内存小、算法简单快速、无需附加硬件等优点，而且可以根据电机运行特性优化选择合理的换相位置，非常适合高速运行时的位置检测。
南京航空航天大学还提出过一种开关磁阻电机无位置传感器初始定位和启动方法，是基于开关磁阻电机的电感随转子位置周期性变化的基本特点，设置电感底部阀值和顶部阀值；向各相绕组注入短时脉冲，利用相电压方程计算电感值；根据各相电感计算值与底部阈值和顶部阈值的大小关系，判断当前可开通相，同时选择初始位置角估计相；建立相电感数学模型，在所选估计相中利用电感数学模型与电感计算值关系得到角度信息。该方法可以精确得到初始导通相选择信号，同时可以计算出转子初始位置角，因此可以实现开关磁阻电机的无位置传感器起动和初始定位，算法简单，通用性强。
国内的捷和电机制品有限公司提出了一种无位置传感器的开关磁阻电机启动装置，并具体包括用于向定子线圈发送启动脉冲的启动脉冲发生单元；用于检测定子线圈中续流时间的检测单元；用于在各定子线圈中切换发送启动脉冲的切换单元；控制启动脉冲发生单元并对检测单元检测到的定子线圈中的续流时间进行比较处理、根据比较结果控制切换单元的控制单元；这种启动装置不用设定阈值，适应性好，控制方便，不会造成反转，能迅速找到启动相，能迅速获得大转矩启动。
英国的开关磁阻电机驱动装置有限公司（SWITCHED RELUCTANCE DRIVES LTD）作为最早的开关磁阻电机的研究公司，提出过多种无传感器的检测方法，分别为：
1）通过把已知数值的电流同时注入到两个相位中确定在启动时的转子位置，测量电流上升时间，并且用来对于已知电流级查询相对于转子角度的上升时间存储表，这由每个上升时间产生两个可能转子位置，比较角度而产生实际位置。
2）当同时使用多个相来为应用产生足够的转矩时，磁路部件的增加的漏磁通以及减小的磁导率使从诊断脉冲收集的信息失真。通过存储多组适合于所使用相数的特性数据，控制系统能够更准确地确定转子位置
3）电机具有至少一个具有电感的相绕组，其中电感随转子位置周期变化，该方法包括：在第一点得出与电机的所述至少一个相绕组相关的磁通链值；跟踪指示磁通链的参数值；将转子推进到第二点，在第二点处在相绕组上施加正电压；在转子的随后的第三点得出相电流值和参数值；基于在所述第三点的参数值估计第三点的磁通链；以及从所述第三点的相电流值和磁通链值中得出转子位置。当电流不连续时，即使在传统单脉冲模式下，也可以良好工作；同时，在电机的性能没有任何不希望的降级的前提下，提供了组合连续电流工作和无传感器位置检测的简单有效的方法。
三星电子株式会社提出了一种无传感器的开关式磁阻电动机驱动方法，具体为通过向未使用的相输入短的脉冲而检测的相电流信号用来鉴别转子相位是超前还是滞后,以及由此估测电压和换相周期,以精确地检测起通角,而不受电噪声和机械噪声的影响。
3结束语
本文从介绍无位置传感器的检测技术开始，并列举了国内外在理论和实际应用中采用的检测技术，以期望对开关磁阻电机的无位置检测技术能够在实际应用中得到推广提供参考。
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参考文献
［１］邓智泉,蔡骏.开关磁阻电机无位置传感器技术的研究现状和发展趋势[J].南京航空航天大学学报,2012(5)611-620.
［２］周素莹,林辉.无位置传感器的开关磁阻电机转子位置检测技术[J].电气传动,2006(2)6-16.
［责任编辑：邓丽丽］