[摘 要]：轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，直接位置檢測(cè)技術(shù)能夠提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，但需要增加附加的機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而限制了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用范圍。目前，無(wú)位置傳感器檢測(cè)技術(shù)是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。全面介紹了國(guó)內(nèi)外開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，詳細(xì)闡述了每一典型檢測(cè)方法的原理，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行了詳細(xì)討論與客觀評(píng)述，并展望了其發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)新型五位置傳感器檢測(cè)技術(shù)的研究具有重要的參考價(jià)值。 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（switched reluctance motor，簡(jiǎn)稱(chēng)SRM）是一種新型的機(jī)電一體化調(diào)速電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，易于調(diào)速，控制靈活，可靠性高、容錯(cuò)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已逐漸應(yīng)用于民用、機(jī)車(chē)和航天等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。 位置檢測(cè)環(huán)節(jié)是開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（switched reluctance drive）的重要組成部分，檢測(cè)到的位置信號(hào)既是繞組開(kāi)通與關(guān)斷的依據(jù)，也為轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制提供了轉(zhuǎn)速信息。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)是直接利用光電式、電磁式和磁敏式等位置傳感器實(shí)現(xiàn)，隨著電機(jī)相數(shù)的增加，所需的傳感器數(shù)量會(huì)增多。轉(zhuǎn)子位置傳感器的存在不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，又給安裝、調(diào)試帶來(lái)很大不便，嚴(yán)重削弱了SRM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，降低了系統(tǒng)的可靠性，并難以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高速控制，限制了SRM的應(yīng)用領(lǐng)域。因此如何去掉位置檢測(cè)器，利用電機(jī)的固有信息間接確定轉(zhuǎn)子位置，無(wú)疑是一個(gè)很有潛力的研究方向。 目前，SRM無(wú)位置傳感器技術(shù)已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)SRM研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，各國(guó)學(xué)者對(duì)這一問(wèn)題從各種角度做了大量研究，提出了多種無(wú)位置傳感器檢測(cè)方案。本文對(duì)20年來(lái)國(guó)內(nèi)外SRM無(wú)位置傳感器技術(shù)進(jìn)行了綜述，詳細(xì)介紹了各類(lèi)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，對(duì)存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。 1 無(wú)位置傳感器檢測(cè)技術(shù)分類(lèi) 迄今為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)無(wú)位置傳感器技術(shù)從各種角度做了大量研究，提出了多種無(wú)位置傳感器檢測(cè)方案，圖1詳細(xì)列出了無(wú)位置傳感器的檢測(cè)方法。大致可以分為以下4類(lèi)。 1）導(dǎo)通相檢測(cè)法。不需任何人為產(chǎn)生的電壓電流信息，直接以電機(jī)運(yùn)行時(shí)的電流電壓信息為基礎(chǔ)，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際模型或特性曲線得到位置信息。如磁鏈/電流法、相電流梯度法、磁鏈法、電流波形檢測(cè)法、相間互感檢測(cè)法（感應(yīng)電勢(shì)法）、基于模型的觀測(cè)器法、基于電流斬波波形的檢測(cè)法以及基于磁鏈法提出的改進(jìn)檢測(cè)方法等。 2）非導(dǎo)通相檢測(cè)法。充分利用空閑相，人為地注入檢測(cè)脈沖信號(hào)從而產(chǎn)生需要的電流等信息以得到位置信息。如單相脈沖激勵(lì)法、兩相脈沖激勵(lì)法以及基于脈沖激勵(lì)法而提出的改進(jìn)檢測(cè)方法等。 3）基于智能控制的檢測(cè)方法。利用電機(jī)的磁特性關(guān)系，將智能控制引入到SRM五位置傳感器的研究當(dāng)中。目前研究較多的是模糊控制法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。 4）附加元件檢測(cè)法。在SRM內(nèi)部的適當(dāng)位置附加某些電元件，利用這些電元件輸出的信息來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，所附加的電元件可以是電感線圈、電容板極等，稱(chēng)其為附加線圈檢測(cè)法、附加電容檢測(cè)法等。 2 國(guó)內(nèi)外無(wú)位置傳感器檢測(cè)技術(shù)的評(píng)述 2．1 導(dǎo)通相檢測(cè)法 導(dǎo)通相檢測(cè)法是利用導(dǎo)通相導(dǎo)通時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的相繞組特性來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，所以不必像非導(dǎo)通相檢測(cè)法那樣需要切換電路和注入脈沖。但是由于電機(jī)繞組所表現(xiàn)出來(lái)的非線性，必須采用非線性檢測(cè)法，模型比較復(fù)雜，對(duì)芯片的運(yùn)算速度要求也比較高。 2．1．1 電流波形檢測(cè)法 該方法由英國(guó)劍橋大學(xué)的Acarnley等人于1985年提出的，是最早的無(wú)位置傳感器檢測(cè)方案。由于SRM的相電流變化率取決于增量電感，而增量電感又是由轉(zhuǎn)子位置決定的，因此根據(jù)這一規(guī)律可解算出轉(zhuǎn)子的位置。解電機(jī)一相繞組的電壓簡(jiǎn)化方程為 因此，由式（1）可解算出轉(zhuǎn)子位置角。 這一方案原理簡(jiǎn)單，不需要外加電路。缺點(diǎn)是電感的計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，算法易受噪聲信號(hào)的影響，A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)存在延時(shí)等。 針對(duì)上述方法人們提出了改進(jìn)方案：根據(jù)SRM定子各相繞組依次獨(dú)立通過(guò)電流的特點(diǎn)，提出了非工作相施加檢測(cè)電壓脈沖法。 2．1．2 磁鏈法 磁鏈法于1991年由J．Lyons等人首次提出，該方法是依據(jù)SRM磁鏈、電流和轉(zhuǎn)子位置角之間的關(guān)系。忽略繞組互感的影響，則轉(zhuǎn)子位置角為繞組磁鏈和繞組電流的函數(shù)，并且可以證明其為單值函數(shù)，如果已知當(dāng)前時(shí)刻的繞組磁鏈和繞組電流，則可以知道轉(zhuǎn)子位置。 若能試驗(yàn)得到對(duì)應(yīng)不同轉(zhuǎn)子位置的磁鏈一電流曲線，就可建立1個(gè)電流、磁鏈、位置角的三維表存儲(chǔ)在內(nèi)存中，通過(guò)計(jì)算每一時(shí)刻的磁鏈，與采樣得到的電流一起通過(guò)查表法可得到當(dāng)前的轉(zhuǎn)子位置角。 此方法原理簡(jiǎn)單，但由于要建立并查找一個(gè)電流/磁鏈/位置的三維表，算法復(fù)雜，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，占用內(nèi)存大，靈活性差等。 針對(duì)磁鏈法的不足，為提高實(shí)時(shí)性和使用范圍，減少所需內(nèi)存，2001年由華中理工大學(xué)的邱亦慧和詹瓊?cè)A教授等人提出了簡(jiǎn)化磁鏈法：另外，其他學(xué)者也提出了如下改進(jìn)方法：基于參考位置角的磁鏈估計(jì)法和考慮起動(dòng)狀態(tài)的磁鏈估計(jì)法。 2．1．2．1 簡(jiǎn)化磁鏈法 該方法是在電機(jī)單相輪流導(dǎo)通且電流PWM控制的條件下提出的。在電機(jī)單相輪流導(dǎo)通時(shí)，并不需要轉(zhuǎn)子每一位置的信息，只要能夠判斷是否已達(dá)到換相位置即可。因此只需將積分計(jì)算得到的估算磁鏈與換相位置磁鏈相比較，如果前者大于后者，則認(rèn)為換相位置還未到，繼續(xù)導(dǎo)通當(dāng)前相，反之則認(rèn)為換相位置已到，關(guān)斷當(dāng)前相，導(dǎo)通下一相。 由于換相位置一般都靠近電感最大位置，因此換相位置磁鏈的獲得可通過(guò)測(cè)試最大電感時(shí)的磁鏈一電流曲線，從當(dāng)前電流查到對(duì)應(yīng)最大電感位置的磁鏈，然后再乘以一個(gè)小于1的系數(shù)來(lái)得到。 該算法只需測(cè)試并存儲(chǔ)最大電感位置的磁鏈一電流曲線，然后查二維表。所需內(nèi)存小，算法簡(jiǎn)單快速，無(wú)需附加硬件。缺點(diǎn)是無(wú)考慮繞組電阻隨溫度的變化，這將影響磁鏈估算值的準(zhǔn)確性。 這種方法需要選擇合適的參考位置，參考電流過(guò)大或過(guò)小都會(huì)給估計(jì)帶來(lái)較大誤差。 2．1．2．3 考慮起動(dòng)狀態(tài)的磁鏈估計(jì)法 起動(dòng)時(shí)，由于電機(jī)無(wú)位置傳感器，因此無(wú)法直接得到起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的初始位置和運(yùn)行時(shí)的關(guān)斷、開(kāi)通位置，需要通過(guò)一定的間接位置檢測(cè)技術(shù)來(lái)得到。這種方法充分考慮了電機(jī)起動(dòng)的起動(dòng)因素。 在電機(jī)靜止時(shí)，對(duì)每相電機(jī)繞組通低幅測(cè)試脈沖，得到一定的測(cè)試電流峰值，由于轉(zhuǎn)子靜止，可忽略繞組電阻影響，則測(cè)試電流峰值與繞組電感成反比，測(cè)試電流峰值分別代表各相繞組電感，因此轉(zhuǎn)子的初始位置即可確定。然后給電機(jī)施加具有一定持續(xù)周期的電壓脈沖，使電機(jī)能夠運(yùn)行。 在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，選擇電流值最大的相進(jìn)行判斷，其原因是對(duì)于高性能的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為得到電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，需要在電感下降區(qū)域前建立相電流。 磁鏈可通過(guò)下述離散的關(guān)系式得到： 式中：λ（k），λ（k－1）分別為第k和k－1時(shí)刻的磁鏈；i（k），i（k－1）分別為第k和k－1時(shí)刻的電流值；v（k－1）為第k－1時(shí)刻的繞組電壓值；Ts為采樣時(shí)間。 對(duì)于式（6）來(lái)講，通過(guò)處理器可以很容易計(jì)算出每個(gè)采樣時(shí)刻的磁鏈。由此根據(jù)電機(jī)的電磁特性，轉(zhuǎn)子的位置即可確定。 這種方法能夠得到較好的總體性能和估計(jì)結(jié)果，并能應(yīng)用于電機(jī)的4象限運(yùn)行。缺點(diǎn)是需要電壓傳感器和電流傳感器，并在確定用于轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的相時(shí)，對(duì)所有的繞組都必須施加電壓。 2．1．3 相電流梯度法 忽略相電阻壓降，由電機(jī)電壓方程可得 相電流梯度法優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，使用附加器件較少，適合于電機(jī)的中速和高速運(yùn)行；不需要電感的先驗(yàn)知識(shí)，適用于任何SR電機(jī)，能夠適用于電機(jī)的4象限運(yùn)行。缺點(diǎn)是：低速運(yùn)行時(shí)由于相電流上升較快，而且要限定在安全區(qū)，因而低速運(yùn)行時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置偏差較大；電機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)下，需要編寫(xiě)啟動(dòng)程序；不適合在瞬時(shí)大負(fù)載情況下應(yīng)用。 2．1．4 磁鏈/電流法 1988年英國(guó)Leeds大學(xué)的N．H．Mvungi等人提出利用某相磁鏈－轉(zhuǎn)子位置關(guān)系和相電流－轉(zhuǎn)子位置關(guān)系來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子位置。在磁鏈很小時(shí)，磁路的非線性和磁通飽和可以忽略，因此轉(zhuǎn)子位置的變化可通過(guò)電流恒定時(shí)，磁鏈與位置角的變化曲線（圖5所示）和磁鏈恒定時(shí)，相電流與位置角的變化曲線（圖6所示）表征。 通過(guò)試驗(yàn)可得到磁鏈為定值時(shí)的電流－位置角對(duì)應(yīng)表或電流為定值時(shí)的磁鏈－位置角對(duì)應(yīng)表，采用查表法可得到轉(zhuǎn)子位置角。 該方案較好地克服了電磁阻尼及其運(yùn)動(dòng)電勢(shì)的影響，不足之處在于數(shù)學(xué)模型過(guò)于簡(jiǎn)單，未考慮渦流效應(yīng)，檢測(cè)精度低，只適合于中、低速條件下使用。 2．1．5 基于電流斬波波形的檢測(cè)法 基于電流斬波控制的特點(diǎn)和電流斬波波形，利用電流的上升或下降時(shí)間判斷轉(zhuǎn)子的位置，可分為基于斬波波形的電流上升時(shí)間法和基于斬波波形的電流下降時(shí)間法。首先介紹電流上升時(shí)間法的原理。 根據(jù)估計(jì)得到的電感增量，即可間接得到轉(zhuǎn)子的位置。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)為：原理簡(jiǎn)單，不需要外加測(cè)試信號(hào)，簡(jiǎn)化了電路，降低了成本．提高了電機(jī)的可靠性和容錯(cuò)能力；低速情況下，由于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)很小，可忽略，位置估計(jì)較為精確。缺點(diǎn)是：沒(méi)有考慮電阻受溫度的影響與相間的磁鏈耦合及電磁損失；受電機(jī)轉(zhuǎn)速、電壓波動(dòng)以及斬波電流的影響較大；不適合在高速下使用。 電流下降時(shí)間法與電流上升時(shí)間法相似，同理可得電流下降時(shí)間法的電感增量為 其優(yōu)缺點(diǎn)與電流上升法相同。不同之處在于它不需要電壓傳感器檢測(cè)電壓。 2．1．6 基于觀測(cè)器的檢測(cè)方法 1986年由Lumsdaine等人提出針對(duì)SRM相電感與轉(zhuǎn)子位置的函數(shù)關(guān)系引入一個(gè)狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置估計(jì)的方法。假設(shè)電機(jī)參數(shù)已知，首先根據(jù)電機(jī)的電磁特性和機(jī)械特性建立電機(jī)的線性狀態(tài)方程，然后通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)變量（可以選擇轉(zhuǎn)速、位置角、磁鏈等）和輸入變量（電壓）及輸出變量（電流），建立由電機(jī)本身固有的一些物理參數(shù)所決定的狀態(tài)觀測(cè)器方程，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)端口相電壓信號(hào)和相電流信號(hào)即可估計(jì)出轉(zhuǎn)子的位置角。 這種方法使用SRM的線性模型使得瞬態(tài)時(shí)觀測(cè)器性能較差，而且采用的降階擴(kuò)展勒伯格型觀測(cè)器未包含系統(tǒng)所有的狀態(tài)量，觀測(cè)器對(duì)參數(shù)變化及噪聲很敏感，從而動(dòng)態(tài)性能比較差。另外，此方法過(guò)于依賴(lài)所建SRM模型的精確程度，算法復(fù)雜，對(duì)CPU的處理速度要求較高。優(yōu)點(diǎn)在于不需要另外的附加檢測(cè)電路，而且不用考慮探測(cè)電流所帶來(lái)的負(fù)面作用。 針對(duì)上述不足，其他學(xué)者又提出了全階擴(kuò)展勒伯格型非線性觀測(cè)器，對(duì)系統(tǒng)所有狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)并將負(fù)載轉(zhuǎn)矩作為未知狀態(tài)變量對(duì)待，使系統(tǒng)性能極大提升，消除了穩(wěn)態(tài)誤差。 為了獲得更好的動(dòng)態(tài)性能，考慮到SRM非線性、多變量強(qiáng)耦合的系統(tǒng)特點(diǎn)，魯棒性、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的滑模觀測(cè)器、二階滑模變結(jié)構(gòu)觀測(cè)器，自適應(yīng)觀測(cè)器等被相繼提出。2004年華南理工大學(xué)的楊向宇、孫明等人提出采用滑模觀測(cè)器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，首先建立觀測(cè)器模型、觀測(cè)器誤差模型以及二階滑模觀測(cè)器的微分方程，通過(guò)選擇合適的系數(shù)使觀測(cè)器的觀測(cè)位置角趨于實(shí)際的轉(zhuǎn)子位置角，達(dá)到位置檢測(cè)的目的。 2．1．7 相間互感檢測(cè)方法 相間互感法就是要通過(guò)檢測(cè)相間由于互感效應(yīng)產(chǎn)生的感生電壓來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置角，這種方法1992年由M．Ehansi等學(xué)者提出。 SRM工作過(guò)程中，由于非激勵(lì)相與激勵(lì)相間的電磁耦合，會(huì)產(chǎn)生隨轉(zhuǎn)子位置變化的感生電壓，因此檢測(cè)非激勵(lì)相感生電壓可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子位置角的間接檢測(cè)。如果通過(guò)試驗(yàn)的方法，預(yù)先得到校正好的互感電壓和轉(zhuǎn)子位置角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，就能夠由互感電壓值查詢(xún)?chǔ)龋絝/（互感電壓，電流）二維表獲得轉(zhuǎn)子位置角。SRM任何一非激勵(lì)相都可以被選為檢測(cè)的對(duì)象，在轉(zhuǎn)子從完全非對(duì)齊位置到完全對(duì)齊位置過(guò)程中，被選定的非激勵(lì)相中的互感電勢(shì)會(huì)發(fā) 生一個(gè)由正向最大值到負(fù)向最大值之間的周期性變化。 該方案考慮了電機(jī)轉(zhuǎn)速和相電流對(duì)互感電壓的影響，優(yōu)點(diǎn)是不需要在非工作相之外加激勵(lì)脈沖，檢測(cè)電路僅由信號(hào)處理電路構(gòu)成，因而系統(tǒng)工作效率較高；缺點(diǎn)是方案實(shí)現(xiàn)較為困難。 2．2 非導(dǎo)通相檢測(cè)法 非導(dǎo)通相檢測(cè)法一般是從外部向被非導(dǎo)通相注入激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)信號(hào)的幅值或者相位來(lái)解算轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。 2．2．1 單相激勵(lì)脈沖法 針對(duì)上節(jié)提到的電流波形檢測(cè)法，人們提出了改進(jìn)方案：根據(jù)SRM定子各相繞組依次獨(dú)立通過(guò)電流的特點(diǎn)，在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)非工作相施加一檢測(cè)電壓脈沖。假設(shè)所加脈沖持續(xù)時(shí)間為△t，產(chǎn)生的測(cè)試電流很小，不產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩，并且磁路不飽和，電機(jī)的電壓方程可簡(jiǎn)化為 2．2．1．2 頻率調(diào)制法 頻率調(diào)制法于1990年由EhsaniM等學(xué)者提出，其基本思想是：采用調(diào)頻FM編碼技術(shù)產(chǎn)生一系列頻率與瞬時(shí)相電感成比例的方波信號(hào)。通過(guò)設(shè)計(jì)電路將被測(cè)相電感大小轉(zhuǎn)換為頻率（或周期T）的大小，如果電路參數(shù)選擇合適，則L和周期T之間有如下的關(guān)系：T＝kL（k為比例常數(shù)）。由此可獲得相b電感的頻率編碼信號(hào)，將此信號(hào)送給微處理器，利用f/V變換器就可得到與頻率成正比例的電壓，將此電壓與設(shè)定的閥值比較從而獲得轉(zhuǎn)子位置信息。 此方法的優(yōu)點(diǎn)為：頻率調(diào)制器可以工作在0～100kHz的寬調(diào)制范圍內(nèi)，分辨率高；缺點(diǎn)為：需要給每一相加檢測(cè)脈沖，增加了控制線路的復(fù)雜性，工作點(diǎn)不易穩(wěn)定，易受干擾。 2．2．2 兩相脈沖激勵(lì)方法 針對(duì)單相脈沖法判別邏輯簡(jiǎn)單、精度低、可靠性差的缺點(diǎn)，2001年由哈爾濱理工大學(xué)的王旭東教授等人提出了兩相激勵(lì)脈沖的檢測(cè)方法。其原理是：當(dāng)SRM的一相正在工作時(shí)，對(duì)另外兩個(gè)相鄰的非工作相同時(shí)施加脈沖激勵(lì)，得到相應(yīng)的響應(yīng)電流，比較其響應(yīng)電流的大小來(lái)決定下一相何時(shí)導(dǎo)通。 該方法的優(yōu)點(diǎn)是：由于換相點(diǎn)的判斷只與響應(yīng)電流的相對(duì)變化有關(guān)，而與其值的大小無(wú)關(guān)，因此這種方法的抗干擾性較強(qiáng)。采用兩個(gè)非工作相進(jìn)行判斷，不僅提高了判斷的精度，而且還可以減小電壓波動(dòng)和負(fù)載波動(dòng)的影響，從而減小了檢測(cè)誤差。缺點(diǎn)是：需要外加檢測(cè)電路，成本高，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。 2．2．3 曲線擬合的方法 計(jì)算施加第n次脈沖后需延時(shí)多長(zhǎng)時(shí)間期望的關(guān)斷或開(kāi)通位置才能到達(dá)。 這種方法的優(yōu)缺點(diǎn)為：可提高系統(tǒng)的抗干擾性，同時(shí)也更能精確地預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)子為位置信息。但實(shí)際的擬合計(jì)算時(shí)間及擬合誤差對(duì)控制精度具有影響，拐點(diǎn)位置處的擬合誤差較大。 2．3 基于智能控制的檢測(cè)方法 隨著智能控制理論的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的許多專(zhuān)家學(xué)者將智能控制的方法引入到SRM無(wú)位置傳感器的研究當(dāng)中。目前研究較多的是模糊控制法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，文獻(xiàn)[26]還提出了基于卡爾曼濾波器的檢測(cè)方法。 2．3．1 模糊控制法 模糊控制提供了一個(gè)不需要數(shù)學(xué)模型的建模方法，非常適合于未知的、難以定義的系統(tǒng)。這種方法是基于SRM的繞組磁鏈、位置角以及電流之間的非線性關(guān)系，首先根據(jù)電機(jī)的電磁特性建立合理的模糊規(guī)則庫(kù)，定義磁鏈、電流為輸入，位置角為輸出，建立一個(gè)雙輸入、單輸出的模糊控制模型，檢測(cè)得到的磁鏈、電流通過(guò)模糊控制模型就可推理得到位置角的模糊輸出。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：不需要建立電機(jī)精確的數(shù)學(xué)模型，實(shí)時(shí)性好?？垢蓴_能力強(qiáng)，魯棒性好，不需要附加檢測(cè)電路。不足之處在于：模糊規(guī)則不易調(diào)節(jié)，自適應(yīng)能力差。 2．3．2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模擬人直觀性思維的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，對(duì)于任意非線性對(duì)象的逼近和建模，以及對(duì)不確定性模型的控制均有很好的效果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法也是基于電機(jī)的磁鏈、電流基礎(chǔ)之上的，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行位置估計(jì)之前，首先通過(guò)實(shí)測(cè)得到樣本數(shù)據(jù)，樣本數(shù)據(jù)的獲得是將轉(zhuǎn)子固定于一系列不同的位置，向繞組通入不同數(shù)值的相電流，記錄下不同相電流值所對(duì)應(yīng)的磁鏈值。這些具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)子位置角、電流、磁鏈?zhǔn)巧窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的樣本。選擇合適的網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)大量樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，就能建立能準(zhǔn)確反映位置角、磁鏈及電流的非線性關(guān)系的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從而可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：不需要建立電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，魯棒性好，適應(yīng)性強(qiáng)，不需要附加檢測(cè)電路。不足之處在于：需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)時(shí)間較長(zhǎng)。 2．4 附加元件檢測(cè)法 目前，附加元件法主要有附加極板電容法和外加測(cè)試線圈法兩大類(lèi)。其中，基于外加測(cè)試線圈法的求解轉(zhuǎn)子位置的方法有：阻抗法測(cè)量電感法、阻抗法測(cè)量電流法、相位調(diào)制法、幅值調(diào)制法等。 2．4．1 附加極板電容法 1999年，華中理工大學(xué)的詹瓊?cè)A教授等人提出通過(guò)電容與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的關(guān)系確定實(shí)際運(yùn)行時(shí)定、轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)方法。 基本原理為：在SR電機(jī)定子槽中插入一金屬平板，并使金屬平板的中心線與定子槽中心線重合，則金屬平板與轉(zhuǎn)子構(gòu)成一電容器，金屬平板為定極板，轉(zhuǎn)子為動(dòng)極板。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，電容器的極板間距和面積隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，其電容大小是轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù)。通過(guò)將電容量轉(zhuǎn)化為可測(cè)的電量，進(jìn)行處理后就能得到對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置信息。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)為：不需考慮相繞組中電流及運(yùn)動(dòng)電勢(shì)的影響，與電機(jī)負(fù)載無(wú)關(guān)，而且它對(duì)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)也沒(méi)有影響，靈敏度高，可獲得較大的相對(duì)變化量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)為：由于要在電機(jī)內(nèi)部放置元件，使SRM的制造工藝變得復(fù)雜。另外，若定子槽內(nèi)的金屬極板放置位置不一致，就會(huì)使金屬極板相對(duì)于轉(zhuǎn)子位置的變化特性不一致，產(chǎn)生加大的檢測(cè)誤差。 2．4．2 外加測(cè)試線圈法 該方法是由南京航空航天大學(xué)的樊小明等人于1995年提出，外加測(cè)試線圈法是將獨(dú)立的測(cè)試線圈與定子繞組線圈繞在一起，通過(guò)檢測(cè)測(cè)試線圈電感變化規(guī)律得到轉(zhuǎn)子位置信息。定子繞組線圈一般采用順串接法，測(cè)試線圈既可順串，也可反串。順串接法電感幅值和靈敏度較高，但容易受主繞組工作電流的干擾；反串接法則正好相反。文獻(xiàn)[30，31，36]采用RLC串聯(lián)諧振技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)轉(zhuǎn)子位置的正確求解，另外，還有如下幾種求解的方法。 阻抗法測(cè)量電感：將反串線圈作為測(cè)試對(duì)象，通過(guò)測(cè)量固定頻率下測(cè)試線圈電感呈現(xiàn)的復(fù)阻抗特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。 阻抗法測(cè)量電流：用阻抗法測(cè)量測(cè)試線圈電流的原理較為簡(jiǎn)單，通常是在測(cè)試線圈上加一個(gè)固定頻率為ω的交流信號(hào)源，然后用一個(gè)采樣電阻檢測(cè)電感上的電流即可。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：便于實(shí)現(xiàn)，適合于任何類(lèi)型的電機(jī)。缺點(diǎn)是需要額外的硬件電路，增加了成本和復(fù)雜性。 3 總結(jié)與展望 本文對(duì)SRM無(wú)位置傳感器的檢測(cè)方法作了全面的介紹，詳細(xì)分析了各種典型檢測(cè)方法的原理，客觀評(píng)價(jià)了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。這將對(duì)新型無(wú)位置傳感器的研究具有重要的借鑒意義。采用無(wú)位置傳感器的方法檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，既簡(jiǎn)化了SRM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性，又可避免位置傳感器受環(huán)境因素的影響，是很有潛力的發(fā)展方向。 智能控制技術(shù)的不斷成熟，電力電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，將為無(wú)位置傳感器技術(shù)的研究注入新的活力。比較各種控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的智能控制技術(shù)在SRM無(wú)位置傳感器的檢測(cè)中具有廣闊的發(fā)展前景。采用高性能的數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）開(kāi)發(fā)各種復(fù)雜算法，進(jìn)行位置檢測(cè)，無(wú)需附加外部硬件電路，可大大提高檢測(cè)的可靠性和快速性，為各種控制理論在無(wú)位置傳感器SRM的實(shí)現(xiàn)提供了良好的硬件平臺(tái)。將智能控制技術(shù)及高速高效低價(jià)格的DSP應(yīng)用于SRM的位置檢測(cè)和控制當(dāng)中將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。