数据驱动的传感器分类无位置传感器开关磁阻电机转子位置检测技术

导语:本文旨在阐述每一典型检测方法的原理,对其优缺点及适用范围进行了详细讨论与客观评述,并展望了其发展趋势。开关磁阻电机(switched reluctance motor,简称SRM)是一种新型的机电一体化调速电机,具有结构简单、坚固,易于调速,控制灵活,可靠性高、容错性强等特点,其应用前景广泛。然而,由于当前的转子位置检测是直接利用光电式、电磁式和磁敏式等位置传感器实现,这种方法存在多个传感器需要安装的问题,这不仅增加了系统复杂性,还给安装、调试带来很大不便。

因此,本文对20年来国内外SRM无位置传感器技术进行了综述,详细介绍了各类方法的优缺点及适用范围,对存在的问题及发展趋势进行了分析。

无位置传感器检测技术分类

目前,无位置传感器检测技术已经成为世界范围内SRM研究领域的热点之一。各国学者对这一问题从各种角度做了大量研究,提出了多种无位置传感器检测方案。本文对这些方案进行了一次全面的回顾,大致可以分为以下四类:

导通相检测法

这类方法不需任何人为产生的电压或当前信息,只需根据实际运行时的电流或速度信号即可得出转子的实时位置信息,如基于模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)、神经网络预测控制(Neural Network Predictive Control, NNPC)等。

非导通相检测法

这种方法通过注入额外脉冲信号到非工作相中,以此来改变非工作相中的 电流,从而得到关于转子实时状态的一些有用的信息,如基于脉冲激励法(Pulse Width Modulation, PWM)的检波方式等。

基于智能控制的检测方法

这类方法结合先进的人工智能算法,如模糊逻辑处理和神经网络,可以更好地处理非线性的问题,使得整个系统更加灵活和可控。

附加元件探测法

这种策略是在SRM内部添加一些特殊设计的手段,比如附加线圈或者其他类型的小型电子元件,用以生成能够反映出转子运动状态变化的一系列信号,然后再通过一定规则解码这些信号以获取转子的真实位移情况。

国内外无位置传感器技术评述

2.1 导通相检测法

2.1.1 电流波形探测法

该方法依据SRM单相轮流导通并且采用PWM控制的情况下,将整合计算得到增量功率与时间间隔之比,即所谓“增量能量”作为输入参数,然后利用这个参数估计出当前瞬间应有的定子侧旋钮变换矩值,以此推算出所处空间象限以及具体位移角度。这一方案由于原理简单,不需要额外硬件,但也面临着较长计算时间和对噪声干扰敏感到挑战。

为了克服上述不足,一些改进措施被提出,其中包括但不限于使用不同的数学模型替代之前使用过久已过时的地图表格,以及引入新的识别算法以减少误差并提高效率。此外,一些研究还尝试将该理论与其他先进算法如遗忘因素学习结合起来,以进一步提升性能。

2.1.2 磁链探测技

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