開關(guān)磁阻電機(jī)改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈無位置傳感器技術(shù)

張磊， 劉闖， 王云林， 張?jiān)讫?/p>

(南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，江蘇南京 210016)

開關(guān)磁阻電機(jī)改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈無位置傳感器技術(shù)

張磊， 劉闖， 王云林， 張?jiān)讫?/p>

(南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，江蘇南京 210016)

針對(duì)簡(jiǎn)化磁鏈方法只能實(shí)現(xiàn)單相輪流導(dǎo)通，不利于電機(jī)出力的問題，提出一種基于特征位置磁鏈的改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈開關(guān)磁阻電機(jī)位置估計(jì)方法。根據(jù)電感、轉(zhuǎn)子位置、磁鏈三者之間的關(guān)系，以電感曲線的交點(diǎn)為特征位置，用實(shí)時(shí)計(jì)算得到的磁鏈與特征位置磁鏈比較獲取轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。為更進(jìn)一步簡(jiǎn)化位置估計(jì)算法，提出一種五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型來自動(dòng)生成特征位置磁鏈方法，并通過理論仿真分析，對(duì)五點(diǎn)法磁鏈模型進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，該方法省去了實(shí)測(cè)磁鏈和創(chuàng)建磁鏈數(shù)據(jù)表的繁瑣過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的正確性和可行性。

開關(guān)磁阻電機(jī);無位置;五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型;特征磁鏈;改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈

0 引言

開關(guān)磁阻電機(jī)(switched reluctance machine，SRM)為雙凸極定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子沒有線圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、成本低、調(diào)速范圍寬、控制靈活、適應(yīng)高溫、高速及惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，適用于航空、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。但SRM需要位置傳感器來確定轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，這既增加了系統(tǒng)的成本也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，同時(shí)也不適應(yīng)在潮濕、振動(dòng)、多塵等惡劣環(huán)境場(chǎng)合。因此研究無位置傳感器技術(shù)已成為SRM領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)SRM無位置傳感器技術(shù)做了大量研究，提出了多種位置估計(jì)方案。如脈沖注入法［1－3］，電感模型法［4－5］、模型觀測(cè)器法［6－9］，磁鏈電流法［10－14］等。文獻(xiàn)［10 －14］采用磁鏈電流法檢測(cè)位置信號(hào)。其中文獻(xiàn)［10］提出雙開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈模型無傳感器位置技術(shù)。文獻(xiàn)［11］利用磁鏈－電流－轉(zhuǎn)子位置間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)位置估計(jì)，需離線獲取磁鏈數(shù)據(jù)，建立三維數(shù)據(jù)表。文獻(xiàn)［12］在文獻(xiàn)［11］的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，選定最大位置附近作換相時(shí)刻，通過實(shí)時(shí)計(jì)算磁鏈與換相位置磁鏈比較得到估計(jì)的位置，該方法只需二維數(shù)據(jù)，所需內(nèi)存小。文獻(xiàn)［13］又在文獻(xiàn)［12］基礎(chǔ)上把能量?jī)?yōu)化開關(guān)角與簡(jiǎn)化磁鏈的方法相結(jié)合。文獻(xiàn)［14］提出任意給定開通角且與關(guān)斷角無關(guān)的改進(jìn)型磁鏈法，有利于在進(jìn)行無位置傳感器控制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)效率優(yōu)化和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小化等要求。

本文在文獻(xiàn)［12－14］基礎(chǔ)上對(duì)簡(jiǎn)化磁鏈方法進(jìn)一步改進(jìn)，提出基于特征位置的特征磁鏈自動(dòng)生成的改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈方法。該方法不需要實(shí)測(cè)磁鏈，不需要?jiǎng)?chuàng)建磁鏈數(shù)據(jù)表，節(jié)省內(nèi)存，算法簡(jiǎn)單，省去查表的環(huán)節(jié)，提高了微處理器的實(shí)時(shí)性，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的雙拍起動(dòng)，提高電機(jī)的起動(dòng)效果。特征位置磁鏈采用五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型自動(dòng)生成，并對(duì)五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)比。以此搭建了SRM位置估計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了位置估計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

1 改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈位置估計(jì)原理

本文以12/8結(jié)構(gòu)SRM為研究對(duì)象，圖1為A、B、C 三相電感(LA，LB，LC)與轉(zhuǎn)子位置(P，Q，R)之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)子齒距角為45°，每一步的角位移為15°，B相的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)滯后A相15°，C相的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)滯后B相15°，A相的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)滯后C相15°。A相7.5°對(duì)應(yīng)C相位置信號(hào)的下降沿，A相15°對(duì)應(yīng)B相位置信號(hào)的上升沿;同理，B相7.5°對(duì)應(yīng)A相位置信號(hào)的下降沿，B相15°對(duì)應(yīng)C相位置信號(hào)的上升沿;C相7.5°時(shí)對(duì)應(yīng)B相位置信號(hào)的下降沿，C相15°時(shí)對(duì)應(yīng)A相位置信號(hào)的上升沿。

圖1 三相電感與轉(zhuǎn)子位置關(guān)系Fig.1 The relation of the inductance and position

所以，轉(zhuǎn)子7.5°與15°位置是兩個(gè)特殊的位置，根據(jù)磁鏈－電流－位置間關(guān)系，以這兩個(gè)特殊位置磁鏈作為特征磁鏈，將實(shí)時(shí)磁鏈與特征磁鏈比較就可以得到對(duì)應(yīng)相的位置信號(hào)邊沿時(shí)刻。為了算法的簡(jiǎn)便，本文將該方法進(jìn)一步改進(jìn)，只將7.5°特征位置作為換相位置，作為位置估計(jì)的基準(zhǔn)，而15°特征位置由7.5°位置根據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速延時(shí)得到。該方法與文獻(xiàn)［13－15］比較優(yōu)點(diǎn)是7.5°位置的磁鏈密度比最大位置附近磁鏈密度小，微處理器在處理7.5°位置磁鏈時(shí)實(shí)時(shí)性和精度都要高，并且可是實(shí)現(xiàn)雙拍起動(dòng)。

改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈位置估計(jì)過程是:采集A相繞組的電壓、電流，通過積分運(yùn)算得到實(shí)時(shí)磁鏈，將實(shí)時(shí)磁鏈值與7.5°位置的特征磁鏈比較，如果實(shí)時(shí)磁鏈值大于同電流下的7.5°位置特征磁鏈，就關(guān)斷C相，再根據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速將A相延遲7.5°得到A相的15°特征位置，開通B相;同理，比較B相實(shí)時(shí)磁鏈與B相7.5°特征磁鏈得到A相的關(guān)斷信號(hào)，延遲7.5°得到C相的開通信號(hào);比較C相實(shí)時(shí)磁鏈與C相的7.5°特征磁鏈得到B相關(guān)斷信號(hào)，延遲7.5°得到A相開通信號(hào)。其位置估計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，7.5°特征磁鏈由五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型自動(dòng)生成，該模型在后面講解。

圖2 改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈位置估計(jì)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Block diagram for the position estimation

2 特征磁鏈的自動(dòng)生成

2.1 五點(diǎn)法磁鏈模型

傳統(tǒng)簡(jiǎn)化磁鏈方法換相位置磁鏈需要實(shí)測(cè)，過程繁瑣，且占用內(nèi)存。本文采用五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型自動(dòng)生成得到。

文獻(xiàn)［15－16］對(duì)五點(diǎn)法磁鏈模型進(jìn)行了一些討論，但沒有研究如何將該磁鏈模型應(yīng)用到無位置傳感器技術(shù)中。

將SRM的相電感模型用傅里葉級(jí)數(shù)近似逼近，再在展開式兩邊乘以電流，即可得到磁鏈模型為

其中:系數(shù)N 是SRM 的轉(zhuǎn)子數(shù);系數(shù) ψ0、ψ1、ψ2是對(duì)齊位置磁鏈ψa，非對(duì)齊位置磁鏈ψu(yù)，中間位置磁鏈ψm的關(guān)系表達(dá)式，所以只要計(jì)算出這3個(gè)位置上的磁鏈就可以確定系數(shù) ψ0、ψ1、ψ2。

忽略飽和與磁滯效應(yīng)，非對(duì)齊位置磁鏈可以用一條直線表示為

對(duì)齊位置和中間位置磁化曲線與反正切函數(shù)相似，所以可以通過反正切函數(shù)擬合為

式(3)和式(4)中的 a1、a2、m1、m2是待定的常數(shù)?？梢栽谥虚g和對(duì)齊位置磁化曲線上分別選取2個(gè)點(diǎn)，由4個(gè)點(diǎn)位置的磁鏈、電流就可以求得a1、a2、m1、m24個(gè)待定常數(shù)，再在非對(duì)齊位置磁化曲線上選取一個(gè)點(diǎn)，5個(gè)點(diǎn)就可以將式(1)中的系數(shù)ψ0、ψ1、ψ2確定。

2.2 五點(diǎn)法磁鏈模型優(yōu)化

圖3是5個(gè)點(diǎn)的位置，非對(duì)齊位置磁鏈曲線是一條直線，所以可以任選一個(gè)點(diǎn)位置，齊位置和中間位置磁化曲線上在剛飽和位置附近選取2個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的電流為IS，另外2個(gè)點(diǎn)選在電流IS(3～4倍)位置。

磁鏈飽和是一個(gè)漸進(jìn)的過程，如何確定飽和附近兩個(gè)點(diǎn)位置是影響整個(gè)五點(diǎn)法磁鏈模型精度的關(guān)鍵，文獻(xiàn)［15－16］沒有作進(jìn)一步研究。針對(duì)這種現(xiàn)象，本文通過對(duì)飽和附近兩個(gè)點(diǎn)的電流(IS)進(jìn)行優(yōu)化仿真，分析基于不同IS的五點(diǎn)法磁鏈模型相對(duì)誤差大小，以獲取五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型。

圖3 磁鏈曲線與五點(diǎn)位置關(guān)系Fig.3 The relation of the flux linkage and five dot

由于 IS的選取不同，計(jì)算出來的 a1、a2、m1、m2系數(shù)也就不同，得到的五點(diǎn)法磁鏈模型就不同，所以不同IS對(duì)應(yīng)的五點(diǎn)法磁鏈模型擬合出的磁化曲線與有限元計(jì)算的磁化曲線的相對(duì)誤差也就不同。根據(jù)樣機(jī)有限元計(jì)算，磁化曲線飽和電流在5.5 A附近，分別取IS在3～7 A范圍內(nèi)對(duì)磁鏈模型進(jìn)行優(yōu)化分析，表1是在對(duì)齊、中間和非對(duì)齊位置下，不同IS的五點(diǎn)法磁鏈模型擬合的磁鏈曲線與有限元磁化曲線的相對(duì)誤差，圖4是在任意角度下，不同IS的五點(diǎn)法磁鏈模型擬合的磁鏈曲線與有限元磁化曲線的相對(duì)誤差，從表1和圖4的優(yōu)化仿真綜合分析，當(dāng)IS在5 A時(shí)，五點(diǎn)法磁鏈模型擬合的磁鏈相對(duì)誤差最小，因此本實(shí)驗(yàn)選取IS為5 A作為選取五個(gè)點(diǎn)的基準(zhǔn)。

表1 IS不同取值的優(yōu)化表Table 1 Optimize table of the different IS

圖4 不同IS、不同位置下的相對(duì)擬合誤差Fig.4 Relative error of the different IS

根據(jù)前面的優(yōu)化仿真，5個(gè)點(diǎn)位置分別選取非對(duì)齊位置磁鏈曲線上(10 A，0.001 192 4 Wb)，中間位置磁鏈曲線上兩個(gè)點(diǎn)是(5 A，0.018 541 5 Wb)、(20 A，0.044 237 5 Wb)，對(duì)齊位置磁鏈曲線上的兩個(gè)點(diǎn)是(5 A，0.036738 Wb)、(20 A，0.055906 Wb)，如圖5所示。

圖5 五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型五點(diǎn)位置Fig.5 The five dot position of the optimize model

由五個(gè)點(diǎn)位置的磁鏈、電流解算出式(3)、式(4)中的待定系數(shù) a1、a2、m1、m2，進(jìn)而得到對(duì)齊位置(ψa)、中間位置(ψm)、非對(duì)齊位置(ψu(yù))磁鏈曲線解析表達(dá)式(5)，因?yàn)?ψ0、ψ1、ψ2是 ψa、ψm、ψu(yù)的關(guān)系表達(dá)式，所以容易得到式(1)的五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型。圖6是五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型分別擬合出的對(duì)齊位置、中間位置、非對(duì)齊位置不同角度下的磁化曲線與有限元磁化曲線的對(duì)比圖。其中ψ^a是五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型計(jì)算的對(duì)齊位置磁鏈，ψ^u是五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型計(jì)算的非對(duì)齊位置磁鏈，ψ^m是五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型計(jì)算的中間位置磁鏈。從仿真對(duì)比看出只有在對(duì)齊位置非飽和區(qū)磁鏈誤差稍微大些，其他角度位置誤差都很小，由此說明，五點(diǎn)法優(yōu)化磁鏈模型能夠很好的反應(yīng)電機(jī)的磁鏈特性。

本文所提的基于7.5°位置磁鏈的改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈位置估計(jì)方案中，7.5°位置的特征磁鏈由五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型得到。五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型是磁鏈ψ、角度θ、電流i的數(shù)學(xué)關(guān)系式，由于7.5°特征位置角度是固定的，所以7.5°特征磁鏈只需電流值即可自動(dòng)生成，不需要實(shí)測(cè)7.5°特征磁鏈，也不需要?jiǎng)?chuàng)建磁鏈數(shù)據(jù)表，不需要查表，從而提高了處理器的實(shí)時(shí)性和位置估計(jì)的精確度。

圖6 非對(duì)齊、中間、對(duì)齊位置磁化曲線對(duì)比Fig.6 The comparison for the flux linkage of the three position

3 振動(dòng)和噪聲對(duì)位置估計(jì)的影響

振動(dòng)與噪聲是開關(guān)磁阻電機(jī)的缺點(diǎn)，它影響到電流、電壓的采集，所以在磁鏈/電流型的無位置傳感器方法中，振動(dòng)與噪聲會(huì)影響到位置估計(jì)的精確度，本文利用隨機(jī)函數(shù)構(gòu)建一個(gè)振動(dòng)噪聲源，通過仿真，分析不同程度的振動(dòng)與噪聲對(duì)位置估計(jì)的影響。圖7是在振動(dòng)與噪聲影響下，電流和電壓發(fā)生±20%范圍內(nèi)誤差時(shí)，電流、電壓、7.5°特征磁鏈的波形圖。

圖7 不同振動(dòng)與噪聲下電流/磁鏈/位置估計(jì)波形Fig.7 The waveform of the phase current，flux linkage and estimated position at the different noise and vibrancy

由圖7(a)看出因?yàn)檎駝?dòng)與噪聲的干擾，在4～5 ms之間采集的電流誤差很大，根據(jù)ψ=LI，所以7.5°特征磁鏈在4～5 ms之間變化也是很大(圖7(b)所示)，這樣最終導(dǎo)致估計(jì)出來的位置信號(hào)在4～5 ms誤差也變得很大(圖7(c)所示)。當(dāng)振動(dòng)與噪聲減小時(shí)，位置估計(jì)誤差也就減小，圖7(d)是在振動(dòng)與噪聲影響下，電流和電壓產(chǎn)生±10%范圍內(nèi)誤差時(shí)，位置估計(jì)波形圖，位置估計(jì)誤差減小了，由此看出，振動(dòng)與噪聲等干擾信號(hào)對(duì)位置估計(jì)的精度有直接的影響。

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證該磁鏈優(yōu)化模型的可行性，通過實(shí)驗(yàn)和仿真對(duì)樣機(jī)的動(dòng)態(tài)磁鏈進(jìn)行對(duì)比分析。圖8是基于五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型的動(dòng)態(tài)磁鏈仿真，圖8(a)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)磁鏈，圖8(b)圖是特征位置7.5°的動(dòng)態(tài)特征磁鏈。根據(jù) ψ=Li，電感 L不變，所以7.5°動(dòng)態(tài)磁鏈與相電流成正比關(guān)系，其動(dòng)態(tài)磁鏈波形與電流波形相似，在關(guān)斷角時(shí)刻動(dòng)態(tài)磁鏈值約為0.048 Wb，7.5°特征磁鏈在電流最大時(shí)為0.02 Wb。圖9是五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型實(shí)驗(yàn)得到的動(dòng)態(tài)磁鏈，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出樣機(jī)的動(dòng)態(tài)磁鏈在關(guān)斷角時(shí)刻約為0.046 Wb，7.5°動(dòng)態(tài)特征磁鏈在電流最大時(shí)約為0.023 Wb，與仿真的結(jié)果相差不大，從而驗(yàn)證了五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型的可行性。

圖8 五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型仿真計(jì)算的磁鏈Fig.8 The flux linkage simulation based on the optimize model

由于五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型不存在積分累計(jì)誤差，所以基于五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型的改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈位置估計(jì)精度會(huì)得到更進(jìn)一步的提高。

圖9 五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型實(shí)驗(yàn)的磁鏈Fig.9 The experiment for the flux linkage based on the optimize model

4.2 空載位置估計(jì)實(shí)驗(yàn)

圖10是空載不同轉(zhuǎn)速情況下位置估計(jì)的實(shí)驗(yàn)，其中，轉(zhuǎn)速為850 r/min時(shí)，估計(jì)的位置與實(shí)際位置相差350 μs，相差的角度為 2.97°;轉(zhuǎn)速在 2 000 r/min時(shí)，估計(jì)的位置與實(shí)際位置相差100 μs，相差的角度為2°。圖11是不同轉(zhuǎn)速下估計(jì)位置與實(shí)際位置之間的誤差曲線，可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的提高，誤差減小，說明磁鏈法無位置傳感器技術(shù)適合在中、高速運(yùn)行情況下。

圖10 空載不同轉(zhuǎn)速下位置估計(jì)和相電流Fig.10 The estimated position and phase current of the different speed for the B phase

圖11 不同轉(zhuǎn)速下估計(jì)的位置角度誤差Fig.11 The error of the estimated angle at different speed

4.3 帶載位置估計(jì)實(shí)驗(yàn)

圖12為電流斬波限為2 A，負(fù)載分別為0.54 N·m和0.36 N·m，不同轉(zhuǎn)速下的估計(jì)位置和相電流波形，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，在負(fù)載情況下，基于五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型的改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈估計(jì)的位置信號(hào)與實(shí)際位置信號(hào)誤差很小，說明在加載斬波控制運(yùn)行中該位置估計(jì)算法也同樣具有很高的精確度。

實(shí)驗(yàn)中估計(jì)的位置信號(hào)和位置傳感器得到位置信號(hào)相同，都是1/2周期導(dǎo)通的位置信號(hào)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)雙拍運(yùn)行，與傳統(tǒng)的簡(jiǎn)化磁鏈方法得到的位置信號(hào)只能實(shí)現(xiàn)單拍運(yùn)行不同，所以改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈位置估計(jì)方法能提高SRM的電動(dòng)效率。

圖12 不同負(fù)載下位置估計(jì)及相電流Fig.12 The estimated position and the phase current

5 結(jié)論

本文在SRM五點(diǎn)法磁鏈模型進(jìn)行優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上，提出一種基于7.5°特征磁鏈方法的改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈無位置傳感器技術(shù)。

(1)該方法無需增加系統(tǒng)的硬件資源，算法簡(jiǎn)單，不需要實(shí)測(cè)磁鏈，可適應(yīng)不同定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機(jī)，具有很強(qiáng)的通用性。

(2)分析了SRM五點(diǎn)法磁鏈模型，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化仿真，得出五點(diǎn)法磁鏈優(yōu)化模型，并將此模型應(yīng)用到無位置傳感器技術(shù)中。

(3)建立了基于dSPACE的位置估計(jì)平臺(tái)，通過在一臺(tái)三相12/8的SRM樣機(jī)上的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提的位置估計(jì)方法的有效性和正確性。

［1］ 李景男，王旭東.基于兩相脈沖激勵(lì)的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的無位置傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)［J］.電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2002，6(1):6－9.

LI Jingnan，WANG Xudong.Sensorless rotor position detection of SRM based on voltage pulses to two phases［J］.Electric Machines and Control，2002，6(1):6 －9.

［2］ KAYIKCI E，HARKE M C，LORENZ R D.Load invariant sensorless control of a switched reluctance drive using high frequency signal injection［C］//Industry Applications Conference，39th IAS Annual Meeting，October 3 － 7，2004，Seattle，USA.2004:1632－1637.

［3］ ZHANG Lei，LIU Chuang，ZHU Shushu，et al.Eigenvalue detection method for SRM rotor position estimation［C］//In Proc.ICEMS’11，August 20 －23，2011，Bijing，China.2011:1 －5.

［4］ 陳坤華，孫玉坤，吳建兵，等.基于電感模型的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感技術(shù)［J］.電 工 技 術(shù) 學(xué) 報(bào)，2006，21(11):71－75.

CHEN Kunhua，SUN Yukun，WU Jianbing，et al.Inductance model-based sensorless control of the switched reluctance motors［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2006，21(11):71－75.

［5］ GAO Hongwei，F(xiàn)ARZAD Rajaei，Salmasi，et al.Inductance model-based sensorless control of the switched reluctance motor drive at low speed［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2004，19(2):1568－1573.

［6］ CHEOK A D，ERTUGRUL N.High robustness and reliability of fuzzy logic based postion estimation for sensorless switched reluctance motor drives［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2000，15(2):319 －334.

［7］ NESIMI E，CHEOK A D.Indirect angle estimation in switched reluctance motor drives using fuzzy logic based motor model［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2000，15(6):1029－1044.

［8］ 夏長(zhǎng)亮，王明超，史婷娜，等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25(13):123－128.

XIA Changliang，WANG Mingchao，SHI Tingna，et al.Position sensorless control for switched reluctancemotors using neural net-work［J］.Proceedings of the CSEE，2005，25(13):123 －128.

［9］ 夏長(zhǎng)亮，謝細(xì)明，史婷娜.開關(guān)磁阻電機(jī)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無位置傳感器控制［J］.電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2008，23(7):33－38.

XIA Changliang，XIE Ximing，SHI Tingna.Position sensorless control of switched reluctance motor using wavelet neural networks［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2008，23(7):33－38.

［10］ 張旭隆，譚國俊，王其虎.磁鏈模型的雙開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制［J］.電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2011，11(15):55 －60.

ZHANG XuLong，TAN Guojun，WANG Qihu.Sensorless control of double switched reluctance motor based on flux model［J］.E-lectric Machines and Control，2011，11(15):55 －60.

［11］ GABRIEL Gallegos Lopez.High grade position estimation for SRM drives using flux linkage/current correction model［J］.IEEE Transactions on IA，1998，34(4):859 －869.

［12］ 邱亦慧，詹瓊?cè)A，馬志源.基于簡(jiǎn)化磁鏈法的開關(guān)磁阻電機(jī)間接位置檢測(cè)［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2001，21(10):59－62.

QIU Yihui，ZHAN Qionghua，MA Zhiyuan.The indirect position sensing of SRM on the basis of simplified flux method［J］.Proceedings of the CSEE，2001，21(10):59－62.

［13］ 鄭洪濤，蔣靜坪，徐德鴻，等.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)無位置傳感器能量?jī)?yōu)化控制［J］.中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報(bào)，2004，24(1):153－157.

ZHENG Hongtao，JIANG Jingping，XU Dehong，et al.Switched reluctance motor sensorless drive with energy optimizing control strategy strategy［J］.Proceedings of the CSEE，2004，24(1):153－157.

［14］ 李珍國，李彩紅，闞志忠，等.基于改進(jìn)型簡(jiǎn)化磁鏈法的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器速度控制［J］.電 工 技 術(shù) 學(xué) 報(bào)，2011，26(6):62 －66.

LI Zhenguo，LI Caihong，KAN Zhizhong，et al.Switched reluctance motor sensorless speed control based on the improved simplified flux method［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2011，26(6):62 －66.

［15］ CHI H P，LIN R L，CHEN J F.Simplified flux-linkage model for switched-reluctance motors［J］.IEE Proceedings of Electric Power Applications，2005，152(3):577 －583.

［16］ 楊岳峰，張奕黃，王素杰，等.基于簡(jiǎn)化磁鏈模型的SRG自勵(lì)發(fā)電［J］.電 工 技 術(shù) 學(xué) 報(bào) 2009，24(1):61－64.

YANG Yuefeng，ZHANG Yihuan，WANG Sujie，et al.Self-excited SRG based on simplified flux-linkage model［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2009，24(1):61 －64.

(編輯:劉琳琳)

Sensorless technology of switched reluctance motor based on the improved simplified flux method

ZHANG Lei， LIU Chuang， WANG Yun-lin， ZHANG Yun-long
(College of Automation Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China)

The conventional simplified flux linkage sensorless only realizes single phase alternate conducting，and the output power efficiency of the motor is low.As a result，an improved simplified flux linkage sensorless method of switched reluctance motor based on the special position flux is proposed in this paper.Based on the analysis of the relationship among phase inductance and the rotor position and flux linkage，the special position is the intersecting of the phase inductance curve.The position signal was estimated by means of the real-time flux linkage compared with the special position flux linkage.To increase the accuracy of the estimate position，the special position flux linkage was automatically created based on the five dot optimization of flux model，omitting the process of the flux linkage detection and look-up table in the memory.Through theoretic analysis，simulation and experiment，it proves the validity and feasibility of the improved simplified flux linkage sensorless method and the five dot optimization of flux model.

switched reluctance motors;sensorless;five dot optimization of flux model;special flux;improved simplified flux linkage

TM 352

A

1007－449X(2013)11－0013－07

2013－03－31

國家自然科學(xué)基金(51377076);江蘇省"六大人才高峰"資助項(xiàng)目(50977044)

張 磊(1974—)，男，博士研究生，副教授，研究方向?yàn)殚_關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器技術(shù);

劉 闖(1973—)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樘胤N電機(jī)及控制、新能源技術(shù);

王云林(1989—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)榛旌蟿?dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);

張?jiān)讫?1989—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殚_關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器技術(shù)。

張 磊