摘要：针对装置直接位置传感器的电机结构复杂、价格昂贵、可靠性低的弱点，间接位置传感器技术将成为今后

电机控制技术发展的必然趋势。本文综述了有关无传感器电机的位置检测策略。

关键词：无传感器位置检测；无换向器电机；永磁；凸性；磁饱和

中图分类号：tm345    文献标识码：a    文章编号：1001-6848(2000)05-0029-03

   1  引  言    随着电力电子技术和电机技术的发展，许多无换向器电机的运行需要利用转子位置信息实现换向，如永磁同步电动机、无刷直流电动机、开关磁阻电动机、步进电动机和磁阻同步电动机等，而且这些电机的应用前景十分诱人。无换向器电机所需的位置信号主要有两种方式：一种是直接检测位置信号，如采用光电编码盘等，这种方式需要一走的空间位置，安装精度要求较高，不仅增加成本和系统的复杂性，而且降低系统的可靠性和抗干扰能力；另一种是间接位置检测技术，如永磁电机反电势检测技术、磁阻电机电感检测技术、磁链与电流检测技术以及高频信号注入调制技术等。间接法测量位置信号通常称为无位置传感器技术，由于无位置传感器技术提高系统的可靠性，因此受到世界各国控制领域科技工作者的广泛兴趣。本文主要综述各种无换向器电机的无传感器位置检测策略。

    对于无换向器电机，电机起动时需要知道转子极相对与定子绕组的位置，以便正确导通电枢绕组使电机按照预定的方向旋转。通常转子初始位置是用定位的办法实现的，即在设计的软件或硬件控制线路中，预先给定触发脉冲使某相定子绕组通电，因转子是永磁的或磁阻性的，定子磁场会使转子磁极与之保持一致对齐，然后利用步进方式起动。

    这种方式虽然简单，但由于转子原来静止状态是不确定的，因此在预先定位时转子转向可能与预定方向相同，也可能不一致，特殊性况下电枢磁场正好位于交轴平衡位置无法确定是否已经定位。如果定位力矩不能使转子达到定位目标，或系统不允许反转，这样预定位方法就有可能失敖。另外，定位力矩会引起转子在平衡位置附近振荡，而且定位时间长短也难以确定，因此需要寻找新的定位控制策略，使转子初始位置能正确确定下来。

    在转子零速或低速时，转子位置的确定方法主要利用电机的凸性和磁路的饱和特性或磁极极性，对于转子凸极结构的无换向器电机，由于电枢绕组位于直轴和交轴上的电感参数不同，因此可以利用高频脉冲电压的电流响应时间来确定转子的初始位置。而对于转予隐极结构的永磁电机，由于电枢绕组位于直轴和交轴上的电感参数受磁路饱和特性的影响，可以利用电机磁路的饱和特性，测量电感大小以确定电机转子的初始位置。

    利用电机电枢电压、电流和参数可以确定转子位置，但是，由于电枢电阻随温度和工作环境不同而变化，给转于位置估计带来误差，这会导致转子起动过程中逆转或失步运行。为了解决这些问题，精确估计转子初始位置，采用静止a-p坐标系数学模型。

   零速时的电压方程可表达为：

   

定子绕组注入高频交流信号a(或p)分量，输入的电流幅值较小以免磁路饱和的影响，角频率高以防转子转动，分别检测a-p坐标系中a(或p)轴电流与电压的相位差伯，则与电枢电阻无关的转子凸极初始位置估计为：

    正负号根据注入高频交流电流信号口分量（分量为零）时，p分量电压的相位是超前还是滞后电流d分量来确定。当系数kl小于1时，若电压超前电流，则取正号，否则取负号；而当系数kl大于时，若电压超前电流，则取负号，否则取正号。当初始位置估讣****值超过45度时，可以用反余切来计算，以减小计算误差。这种方法的不足是算法比较