数据驱动的传感器技术无位置传感器开关磁阻电机转子位置检测方法

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。转子位置检测是开关磁阻电机调速系统的重要环节,直接位置检测技术能够提供稳定的转子位置信号,但需要增加附加的机械结构,从而限制了开关磁阻电机的应用范围。目前,无位置传感器检测技术是开关磁阻电机研究领域的热点之一。

无位置传感器检测技术分类

国内外学者对无位置传感器技术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,可以大致分为以下四类:

2.1 导通相检测法

不需任何人为产生的电压电流信息,直接以电机运行时的电流和電壓信息为基础,根据電機的一般模型或特性曲线得到轉子的位姿信息。如:

磁链/電流法、相電流梯度法、磁链法、電流波形檢測法、相間互感檢測法(感應電勢法)、基于模型觀測者的檢測方法等。

基于智能控制引入到SRM五位傳輸過程中,如模糊控制和神经网络控制。

2.2 非導通相檢測技術

充分利用空閒相,人為地注入檢測脈衝信號從而產生所需的情況,以此來得知轉子的位姿。如單相脈衝激勵技術、兩相脈衝激勵技術以及基于這些激勵技術提出的改進檢測方法。

3 国内外无位置传感器检 测技术评述

3.1 导通相检 测 法

导通相检 测 法是利用导通 相导 通时所表现出来 的 相绕组特性来 检 测 转 子 位 置 所以不必像非导通 相 检 测 法那样需要切换 电路 和 注 入 脉冲。但是由于 电机 绕组所表现出来 的 非 线 性必须采用非线性 检 济 法 模型比较复杂,对芯片运算速度要求也比较高。

3.1.1 电 流 波 形 检 济 法

该 方法 由 英国剑桥大学Acarnley 等人于1985年 提 出,是最早 的 无 量 传 感 器 检 济 方 案。由于 SRM 的 相 电 流 变 化 率 取决于增量 电 感,而增量 电 感 又 是由 转 子 位 置 决 定 的,因此 根据 这 一 规律 可 解 算 出 转 子 位 置 角。这一方案原理简单,不 需要 外 加 电 路。缺点是因 为 需要计算时间较长,算法易受噪声信号影响,A/D 转换环节存在延时等。

针对上述 方法 人们 提 出 了 改进 方案:根据 SRM 定 子 各 相 绕 组 独立 通过 电 流 特 点 提 出 了 非 工 作 相 施 加 检 温 脉冲 法。

3.1.2 磁 链 法

磁 链 法 于1991年由J.Lyons 等人 首次提出,该 方法 是依据SRM 磁 链,Electric Current and rotor position angle之间关系忽略绕组互感影响,则转子positionangle = (λ(k), i(k))where λ is the magnetic linkage of the motor windings with respect to the rotor position.

针对 磁 链 待 探 整 合 在 内 存 中 建 立 并 查 找 一 个 Electric Current / Magnetic Linkage / Position Angle三维表存储在内存中,然后通过查表获取当前时间刻段之electric current 与之匹配之magnetic linkage可确定当前rotor positionangle。此方法简单但复杂且占用内存大灵活性差等问题应如何解决?

针对以上不足,为提高实时性能并减少所需内存2000年华中理工大学邱亦慧教授等人提出了简化磁链待探整合在内部建立并查找一个二维表即可完成整个过程,此方式更符合实际操作需求,同时降低成本和提升效率。此外其他学者还提出了一系列改进方案,如考虑起动状态下的估计策略,以及结合先进的人工智能算法以提高估计精度和鲁棒性。

4 开发趋势

随着微电子设备性能提升和成本下降,无处置式开放式设计将成为未来主潮。在这一背景下,我们预见到更多创新性的解决方案将会被开发出,这些解决方案将进一步推动SRM装置更加普遍使用,并使它们更加经济有效地实现高效能输出。本文最后部分概述了未来的研究方向,它包括但不限于:

进一步优化现有软件算法,以减少计算负担并提高准确性。

开发新的硬件平台,以支持更快,更准确的地追踪。

实施跨学科合作,以融合最新的人工智能工具与经验工程知识。

考虑环境因素,比如温度变化以及振动作用,使系统更加健壮耐用。

总结来说,无处置式开放式设计对于SRM装置具有巨大的潜力,不仅可以简化构造,还可以降低生产成本并促进能源效率。本文就这些方面进行了解析,并展望未来可能出现的问题及其解决策略。在接下来几年的时间里,我们预期看到许多新颖且创新的项目涌现,将极大地推动这个领域向前发展。

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