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| 無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)技術(shù)綜述(ZXJ) |
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摘要：無(wú)刷直流電機(jī)是一種先進(jìn)的機(jī)電一體化裝置，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)及控制技術(shù)由于其本身特點(diǎn)．使具成為驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。該文根據(jù)無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制特點(diǎn)，分析了無(wú)刷直流電機(jī)工作原理，結(jié)合國(guó)內(nèi)外基于無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢查控制的相關(guān)文獻(xiàn)，綜述了無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)控制方法發(fā)展概況，并針對(duì)每種控制方法鬧述了其優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電機(jī)；位置檢測(cè)；控制策略0 引 言傳統(tǒng)的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)均需一個(gè)附加的位置傳感器，用以向逆變橋提供必要的換向信號(hào)。相對(duì)于無(wú)刷直流電機(jī)傳統(tǒng)的位置傳感器，軟件轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)技術(shù)有著諸多優(yōu)點(diǎn)，硬件電路減少，增強(qiáng)了電路可靠性，降低了環(huán)境對(duì)傳感器精度的影響，減少連線(xiàn)，減少了電路的干擾。因此無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)化置傳感器慢慢將成為以后尢刷直流電機(jī)系統(tǒng)的主流。
目前無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制研究的核心和關(guān)鍵是構(gòu)架轉(zhuǎn)子位囂信號(hào)檢測(cè)線(xiàn)路，從軟、硬件兩個(gè)方面來(lái)間接獲得可靠的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，以觸發(fā)導(dǎo)通相應(yīng)的功率器件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外均出現(xiàn)了很多的位置信號(hào)檢測(cè)方法，其中較為成熟的主要有反電動(dòng)勢(shì)法、定子三次諧波法、續(xù)流二極管法等。文中總結(jié)了無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)方法，詳細(xì)論述了各種有效的檢測(cè)手段，并針劉無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法進(jìn)行分類(lèi)總結(jié)，這對(duì)研究新方法以及實(shí)踐應(yīng)用都具有指導(dǎo)意義。
1 無(wú)刷直流電機(jī)工作原理
無(wú)刷直流電機(jī)保持著有刷直流電機(jī)的優(yōu)良機(jī)械及控制特性，在電磁結(jié)構(gòu)上和有刷直流電機(jī)一樣，但它的電樞繞組放在定子上，轉(zhuǎn)子上放置****磁鋼。
無(wú)刷直流電機(jī)的電樞繞組像交流電機(jī)的繞組一樣，采用多相形式，經(jīng)由逆變器接到直流電源上，定子采用位置傳感器實(shí)現(xiàn)電子換向代替有刷直流電機(jī)得電刷和換向器，各項(xiàng)逐次通電產(chǎn)生電流，和轉(zhuǎn)子磁極主磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)小是正弦波分布的，而是矩形分布的，這就意味著兀刷直流電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)為梯形波，梯形波反電動(dòng)勢(shì)意味著定子和轉(zhuǎn)子問(wèn)的互感是非正弦的，因此將無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)-州方程變換為dp方程是比較困難的�？梢园褵o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)等效成電路圖如圖1所示：
2反電勢(shì)法
反電動(dòng)勢(shì)法是目前應(yīng)用最為普遍的無(wú)位置傳感器檢測(cè)方法，其基本原理是通過(guò)檢測(cè)各相繞組反電勢(shì)的過(guò)零時(shí)間來(lái)判斷轉(zhuǎn)子磁極的換相位置，從而控制功率器件的開(kāi)通與關(guān)斷。如果忽略無(wú)刷直流電機(jī)的電樞反應(yīng)，則定子繞組每相感應(yīng)電勢(shì)可以近似認(rèn)為就是該相繞組的反電勢(shì)，由于三相無(wú)刷直流電機(jī)采用。相全控曲兩通電方式工作，任意時(shí)刻總有一機(jī)斷電．檢測(cè)斷電一相繞組的反電勢(shì)過(guò)零時(shí)刻，再經(jīng)過(guò)延遲處理，即可得到功率器件的出發(fā)時(shí)刻。
此種方法雖然比較簡(jiǎn)單，但有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：
①反電勢(shì)幅值與轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以在低速和電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，反電勢(shì)幅值很低或者為零，很難通過(guò)檢測(cè)反電勢(shì)幅值額得到正確的換相信號(hào)，所以?xún)H在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)確度較高。②由于此方法在原理上做了近似處理，忽略r無(wú)刷直流電機(jī)的電樞反應(yīng)，而實(shí)際反電勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)與合成的氣隙磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)并不重合，所以得到的換相信號(hào)存在一定誤差；另外由于檢測(cè)到的反電勢(shì)信號(hào)存在較多毛刺與干擾，需要用濾波電路進(jìn)行濾波，而濾波電路會(huì)對(duì)電路造成一定的相位滯后，使得延遲時(shí)間不冉是l／12，的時(shí)間，整個(gè)電路需要加上誤差補(bǔ)償。
(1)改進(jìn)型反電勢(shì)檢測(cè)針對(duì)上述直接反電勢(shì)檢測(cè)法的缺陷，在很多文獻(xiàn)巾都提出了一種改進(jìn)方法。他們都是將直流電壓Ed分壓為U／2，而不是三項(xiàng)端電壓合成電壓(巾性點(diǎn)電壓)作為參考電壓，所以不需要進(jìn)行濾波，也沒(méi)有相位滯后。同時(shí)有文獻(xiàn)[1]提出的電路并不是對(duì)每個(gè)換相信號(hào)進(jìn)行采樣比較，而是對(duì)。。路信號(hào)進(jìn)行采樣，三個(gè)信號(hào)進(jìn)行60。強(qiáng)制換相交替進(jìn)行，簡(jiǎn)化了控制方法，也增加了可靠性，能夠在一定程度上避免岡為換相信號(hào)不準(zhǔn)確而造成的電機(jī)失步。
(2)判定反電勢(shì)法國(guó)內(nèi)外也有研究提出了另一種基于反電勢(shì)法判定換相時(shí)刻的方法。該方法的主要理論依據(jù)為：
在某相電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，中性點(diǎn)電壓為u／2，且導(dǎo)通兩相的自感相等。基于永磁無(wú)刷直流電機(jī)定子繞組電感是轉(zhuǎn)子位置的函數(shù)這一特點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)導(dǎo)通兩相自感是否相等來(lái)判斷斷開(kāi)一相電勢(shì)是否過(guò)零點(diǎn)，檢測(cè)電機(jī)中性點(diǎn)電壓的波動(dòng)情況可以推斷出定子繞組電感的關(guān)系，從而判斷出轉(zhuǎn)于的位置。檢測(cè)的方法具體為：采用上下橋臂均進(jìn)行PwM調(diào)制的方法(H-PwM-PwM)，定義一個(gè)與中性點(diǎn)電壓和時(shí)間有關(guān)的兩數(shù)，通過(guò)在一個(gè)PwM周期內(nèi)檢測(cè)該函數(shù)值是否為零來(lái)判斷斷開(kāi)一相反電勢(shì)是否過(guò)零點(diǎn)。冉延遲30。即得到換相信號(hào)。
與傳統(tǒng)的反電勢(shì)法相比，這幾方法并不直接將反電勢(shì)與巾性點(diǎn)電壓進(jìn)行比較，從而小需要進(jìn)行濾波，也不會(huì)帶來(lái)相位滯后，是一種改進(jìn)的且比較實(shí)用的反電勢(shì)力‘法。
(3)反電勢(shì)積分法與反電勢(shì)過(guò)零檢測(cè)相比，也有很多研究提出了另_種檢測(cè)方法，反電勢(shì)積分法。這種方法的基本思想是：在傳統(tǒng)的反電勢(shì)法中，反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)滯后30。為電機(jī)的換相點(diǎn)，而無(wú)刷直流電機(jī)每隔60。
換相一次，此法在反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)再經(jīng)過(guò)90。后開(kāi)始換相，而積分電路恰恰能夠滿(mǎn)足電流超前電壓90。的關(guān)系，所以采用積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁極位置的檢測(cè)，巾積分器的輸出與參考電壓進(jìn)行比較，從而得到換向信號(hào)，原理如圖5所示。
與傳統(tǒng)的反電勢(shì)法相比，反電勢(shì)積分法因?yàn)閾Q向延遲角度與積分電路延遲角度恰好相等，不像反電勢(shì)法延遲角度過(guò)大(30。)而容易造成電機(jī)失步。所以這種方法的控制性能更好，電機(jī)的運(yùn)行特性也更穩(wěn)定。在低轉(zhuǎn)速或者啟動(dòng)時(shí)可以采用倍頻倍壓的方法使得反電勢(shì)易于檢測(cè)。
反電勢(shì)積分法中也有不同的方法，有的文獻(xiàn)提出了另一種不同原理的反電勢(shì)積分法：反電勢(shì)邏輯電平積分法。這種方法的原理是：利用過(guò)零比較器將每相反電勢(shì)Ea，Eb，Ec轉(zhuǎn)化成邏輯電平VA，Vb，Vc，根據(jù)相位關(guān)系，確定轉(zhuǎn)子位置。其工作過(guò)程如圖6所示：
這種方法將幅值這一模擬量轉(zhuǎn)化為邏輯電平，所以檢測(cè)時(shí)只需檢測(cè)電平極性而不用檢測(cè)大小，從而避免了反電勢(shì)法中啟動(dòng)和低速時(shí)反電勢(shì)幅值不好檢測(cè)的問(wèn)題，改善了電機(jī)的低速性能；濾波器只需要濾除掉高頻噪聲，引入的相位移很小，避免了反電勢(shì)法中檢測(cè)電路帶來(lái)的相位滯后。
3新型無(wú)刷直流電機(jī)位置檢測(cè)技術(shù)
(1)定了電壓一次諧波法定子電勢(shì)三次諧波檢測(cè)方法也是一種新穎的檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的方法。這種方法的基本原理：把三相端電壓寫(xiě)成如下形式：
再把每相反電勢(shì)通過(guò)傅里葉分解，最后把三相相電壓相加，ia，ib，ic結(jié)果為三次諧波與高次諧波(9次，15次……)之和。其中三次諧波占整個(gè)基波幅值的66％，通過(guò)濾波器濾除高次諧波即可得到三次諧波信號(hào)，如圖7所示。
把提取的三次諧波信號(hào)進(jìn)行積分可得到轉(zhuǎn)子磁通三次諧波信號(hào)出，其中各個(gè)變量的波形關(guān)系如圖8所示。
由圖可以看到，轉(zhuǎn)子磁通三次諧波過(guò)零點(diǎn)就是定子繞組換相點(diǎn)，所以通過(guò)檢測(cè)該信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)就可以判斷換相時(shí)刻。與反電勢(shì)法相比，定子三次諧波法反電勢(shì)三次諧波頻率是基波三倍，因此在低速是更容易檢測(cè)，擴(kuò)大了電機(jī)的運(yùn)行范瞄，特別是改善了電機(jī)低速時(shí)的運(yùn)行特性；三次諧波信號(hào)高次諧波的含量少，幅值小，容易濾除，所以濾波器簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。所存在的問(wèn)題是：這種方法必須要有中心點(diǎn)電壓來(lái)獲得三次諧波信號(hào)，在巾性點(diǎn)電壓不便引出得情況下不方便使用此方法。
(2)電流變化率法有的文獻(xiàn)[16—18]提出基于電流變化率的檢測(cè)方法。該方法通過(guò)取2個(gè)電流傳感器檢測(cè)電機(jī)繞組兩相的實(shí)際電流的絕列值，得到實(shí)際母線(xiàn)電流的幅值，再和母線(xiàn)參考電流進(jìn)行比較。該方法源于電機(jī)導(dǎo)通階段內(nèi)電流幅值并不是突變，而是逐漸上升這‘原理，檢測(cè)電流變化的斜率，根據(jù)斜率變化中包含的信息計(jì)算功率管的6個(gè)換向時(shí)刻。主要原理為：
根據(jù)電路有關(guān)系：
即通過(guò)檢測(cè)電流變化率的斜率來(lái)檢測(cè)電勢(shì)變化位置從而獲得位置信號(hào)，在每一個(gè)相反電勢(shì)變化率為零的時(shí)候即為換向位置。
電流法的實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)于傳感器的精度，一般情況下，傳感器能夠較好地獲得電流大小(即平均值)的信號(hào)，而對(duì)電流相位和波形的細(xì)小變化則很難能夠檢測(cè)到，而且開(kāi)關(guān)頻率以及控制器運(yùn)算速度也對(duì)電流法制約較大，因此電流法的應(yīng)用較少，在工程上也不太實(shí)用。
(3)續(xù)流二極管法續(xù)流_二極管法的基本原理是通過(guò)檢測(cè)監(jiān)視三相逆變器里的電流通路來(lái)獲得轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。通常研究的無(wú)刷直流電機(jī)采用星形連接三相兩兩導(dǎo)通方式，三相繞組中總有一相處于斷開(kāi)狀態(tài)，于是判斷六個(gè)續(xù)流二極管的導(dǎo)通就可獲得六個(gè)功率晶閘管的開(kāi)關(guān)順序，其本質(zhì)還是反電勢(shì)法．在每個(gè)功率器件導(dǎo)通的120。內(nèi)前60。實(shí)行PwM斬波控制。因?yàn)槎?jí)符導(dǎo)通時(shí)管壓降很小，所以擴(kuò)大了電機(jī)調(diào)速范圍，基于這種方法的控制系統(tǒng)最多能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于100 r／min。
這種方法存在如下幾個(gè)比較突出的缺點(diǎn)：①它要求逆變器必須T作存上下功率器件輪流處于PwM斬波方式，控制難度加大；②它必須從軟件、硬件兩方面去除二極管續(xù)流導(dǎo)的無(wú)效信號(hào)和因毛刺十?dāng)_而產(chǎn)生的無(wú)導(dǎo)通信號(hào)。③未檢測(cè)二極管導(dǎo)通情況必須提供六路獨(dú)立電源，增加了電路復(fù)雜程度然而并沒(méi)有改善1．作性能。正岡為如此，在同內(nèi)外很少有無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)位置傳感器使用這種方法，相關(guān)的文獻(xiàn)也比較少。
(4)磁鏈函數(shù)法反電勢(shì)法及其改進(jìn)方法雖然一定程度L能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)繞組換相的控制，但是由于其本質(zhì)上還是對(duì)反電勢(shì)及其變換量的檢測(cè)，而反電勢(shì)與轉(zhuǎn)速有關(guān)，在低速時(shí)這此方法都不能夠很好地滿(mǎn)足要求。針對(duì)這一問(wèn)題，有很多的研究都提到了一種新的方法：磁鏈函數(shù)法。這種方法的主要思想是：構(gòu)造了一個(gè)與磁鏈有關(guān)的函數(shù)來(lái)描述轉(zhuǎn)子位置，利用測(cè)量定子電壓和電流而估算出磁鏈，再根據(jù)磁鏈與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系估計(jì)出轉(zhuǎn)子的位置。
寫(xiě)出相電壓方程，將相電壓寫(xiě)作桐電流、電阻、自感、互感、轉(zhuǎn)子位置以及磁鏈的函數(shù)。磁鏈兩數(shù)為轉(zhuǎn)子永磁體上產(chǎn)生的磁鏈，是轉(zhuǎn)子位置的函數(shù)。
忽略電流飽和以及黼感，忽略鐵耗，將磁鏈寫(xiě)成與電流、電感與磁鏈函數(shù)有關(guān)的量。利用三相繞組自感互感相等以及三相電流之和為零推導(dǎo)出線(xiàn)電壓表達(dá)式。該表達(dá)式是電阻、電流、自感、互感以及線(xiàn)磁鏈兩數(shù)的函數(shù)。線(xiàn)磁鏈函數(shù)是兩項(xiàng)磁鏈函數(shù)之差。
將線(xiàn)磁鏈兩數(shù)的微分定義為線(xiàn)函數(shù)，從線(xiàn)電壓的表達(dá)式里推出線(xiàn)函數(shù)的表達(dá)式。該函數(shù)里面還有轉(zhuǎn)速量m。
為消去轉(zhuǎn)速ω，進(jìn)一步變換，將兩項(xiàng)線(xiàn)函數(shù)之比定義為估計(jì)函數(shù)。估計(jì)函數(shù)與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，它儀儀是轉(zhuǎn)子位置θ的函數(shù)。利用這個(gè)函數(shù)值去估計(jì)轉(zhuǎn)子位置，從而實(shí)現(xiàn)定子換相。
通過(guò)這個(gè)與速度無(wú)關(guān)的位置函數(shù)的應(yīng)用，速度從近零點(diǎn)(額定速的l.5％)到高速的換向瞬間都能夠估計(jì)出來(lái)。因?yàn)槲恢煤瘮?shù)的形式在整個(gè)速度范幽內(nèi)都是一樣的，所以在瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)時(shí)都能夠提供精確的換向脈沖。與反電勢(shì)法相比，它在電機(jī)低速的情況下運(yùn)行性能更好，同時(shí)不需要檢測(cè)定子電勢(shì)，減小了電路的復(fù)雜性，降低了成本。
該方法雖然不需要硬件電路的檢測(cè)，但是需要控制器對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算來(lái)控制換相，這對(duì)控制器的處理能力有較高的要求，有可能兇為運(yùn)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響換相，同時(shí)電增加了軟件的難度。
另外由于電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性以及在電機(jī)運(yùn)行時(shí)問(wèn)長(zhǎng)時(shí)由于溫度引起的參數(shù)變化都會(huì)使得估計(jì)出現(xiàn)誤差。
(5)電感法在無(wú)刷直流電機(jī)中繞組電感會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)子位置的不同而變化，這是網(wǎng)為轉(zhuǎn)子位置的變化使得定子與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)耦合程度改變，這樣的改變也會(huì)使得電機(jī)中性點(diǎn)的電壓改變。同時(shí)在反電勢(shì)法的改進(jìn)方法中也提到，根據(jù)計(jì)算在反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)候．中性點(diǎn)電壓為1／2u，一相斷開(kāi)，導(dǎo)通的兩相繞組電感相等。根據(jù)這一原理，通過(guò)檢測(cè)各相定子繞組的電感值，經(jīng)過(guò)比較運(yùn)算之后就可以得到轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。
還有一種電感法是針對(duì)凸極電機(jī)而使用的，在凸極電機(jī)中繞組自感可以看做是繞組軸線(xiàn)與轉(zhuǎn)子直軸夾角的函數(shù)，通過(guò)檢測(cè)電感值經(jīng)過(guò)計(jì)算可以大致地獲得轉(zhuǎn)子位置信息，再根據(jù)鐵心飽和程度的變化趨勢(shì)來(lái)確定極性，從而獲得精確的位置信號(hào)。不過(guò)這種方法只能應(yīng)用存凸極電機(jī)上，應(yīng)用不廣。
從原理J一說(shuō)電感法有一定的可行性，但是主要的制約因素是電感值的檢測(cè)。通常檢測(cè)電感值是通過(guò)傳感器將電感值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而由于電機(jī)內(nèi)部本質(zhì)上是一個(gè)非線(xiàn)性系統(tǒng)，由于電機(jī)漏電抗，氣隙磁通變化的不確定性對(duì)繞組電感的干擾而導(dǎo)致檢測(cè)的不準(zhǔn)確對(duì)換向信號(hào)的干擾作用十分明顯，所以這種方法也不是特別常用(6)卡爾曼濾波法卡爾曼濾波器法的思想是從一組有限的對(duì)物體位囂的包含噪聲的觀察序列預(yù)測(cè)出物體的坐標(biāo)位置及速度。狀態(tài)觀測(cè)器法是現(xiàn)代控制理論發(fā)展應(yīng)用于無(wú)刷直流電機(jī)上的一種新型的控制方法，它的基本原理是：打破了傳統(tǒng)方法中電壓電流與轉(zhuǎn)子位置的關(guān)系，從無(wú)刷直流電機(jī)的基本方程經(jīng)過(guò)離散變換得到以輸入轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)噪聲為參數(shù)的關(guān)于轉(zhuǎn)速ω與位置角度θ的狀態(tài)方程，然后根據(jù)卡爾曼濾波公式和無(wú)刷直流電機(jī)模型，確定經(jīng)變換后的各個(gè)參數(shù)的維數(shù)，帶人卡爾曼遞推公式就可以得到經(jīng)過(guò)卡爾曼濾波之后莢于轉(zhuǎn)速和角度的預(yù)測(cè)方程，、這種方法由于在算法上的理論支持，所以能夠較好的濾除掉系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)，對(duì)轉(zhuǎn)子位置的預(yù)測(cè)也比較準(zhǔn)確。但是其應(yīng)用并不是很廣泛，因?yàn)樗惴◤?fù)雜導(dǎo)致軟件編寫(xiě)困難以及對(duì)控制器運(yùn)算速度的要求較高，增大了開(kāi)發(fā)成本。另外預(yù)測(cè)方程巾的估測(cè)參數(shù)仍是繞組電壓電流，因此參數(shù)確定的精確程度也一定程度上左右了這種方法的可行性。相關(guān)義獻(xiàn)24]對(duì)這種方法做了一定程度上的介紹。
(7)擾動(dòng)觀測(cè)器法文獻(xiàn)[25]提出了一種新的榆測(cè)轉(zhuǎn)子位置的方法：
擾動(dòng)觀測(cè)器法。這種方法的主要原理是：將無(wú)刷直流電機(jī)的非線(xiàn)性歸算到反電勢(shì)中，然后把反電勢(shì)看做一個(gè)常量的擾動(dòng)。設(shè)計(jì)一個(gè)擾動(dòng)觀測(cè)器，用于觀測(cè)反電勢(shì)的過(guò)零點(diǎn)，此過(guò)零點(diǎn)包括了轉(zhuǎn)子真正的過(guò)零點(diǎn)信號(hào)以及其他的干擾，將這個(gè)干擾信號(hào)消除掉，把過(guò)零信號(hào)分離出來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)反電勢(shì)過(guò)零信號(hào)的檢測(cè)。與狀態(tài)觀測(cè)器法一樣，它也是現(xiàn)代控制理論在無(wú)刷直流電機(jī)上的應(yīng)用，因此算法的準(zhǔn)確性以及濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)決定了該方法的準(zhǔn)確性，同時(shí)該方法的控制策略不涉及轉(zhuǎn)速，因此調(diào)速范圍也比較寬。
與狀態(tài)觀測(cè)器法一樣，這種方法使得程序變得復(fù)雜同時(shí)對(duì)控制器運(yùn)算速度要求較高，在一般的系統(tǒng)中使用也比較少。
(8)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法有文獻(xiàn)[26]提出這種方法，同前面兩者一樣，也是基于現(xiàn)代控制理論的控制方法。主要原理為：
將定子電壓電流寫(xiě)成相量形式，然后寫(xiě)出基于實(shí)際測(cè)得的相電壓相電流算得的磁鏈實(shí)際值與基于轉(zhuǎn)子位置得到的磁鏈預(yù)測(cè)值，預(yù)測(cè)值由訓(xùn)練好的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得。然后用兩者的偏差來(lái)修正RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值，使得預(yù)測(cè)值漸漸逼近真實(shí)值。通過(guò)不斷地獲得數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熟練性。
這種方法的出發(fā)點(diǎn)就是基于電機(jī)系統(tǒng)的非線(xiàn)性，RBF‘有著良好的非線(xiàn)性能力，因此在處理電壓電流信號(hào)后能獲得準(zhǔn)確度很高的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，不足的是系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜，實(shí)用性不強(qiáng)。
(9)渦流法有文獻(xiàn)[27]提出渦流效應(yīng)法。這種方法的基本原理是在表面粘貼非磁性導(dǎo)電材料，通過(guò)測(cè)量導(dǎo)電材料中由于轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的渦流對(duì)開(kāi)路一相相電壓的影響來(lái)判斷轉(zhuǎn)子位置。
這種方法在電機(jī)啟動(dòng)或者低速的時(shí)候能夠保障可靠運(yùn)行，但是由于要在轉(zhuǎn)子上加入其它材料，為了檢測(cè)方便通常需要改變轉(zhuǎn)子形狀，增加了工藝上的難度，應(yīng)用已不是很廣泛。
(10)其他方法針對(duì)電壓檢測(cè)法巾速度變化，濾波器等帶來(lái)的誤差，文獻(xiàn)[28]提出了基于通過(guò)檢測(cè)相電流來(lái)獲取轉(zhuǎn)子位置的方法。而文獻(xiàn)[29]提出使用多個(gè)參數(shù)的狀態(tài)方程來(lái)估計(jì)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的方法，較之之前的狀態(tài)觀測(cè)器法，參數(shù)的增多有利于各個(gè)參數(shù)之間誤差自適應(yīng)消除，使得總的位置誤差變得更小，但是由于參數(shù)里含有轉(zhuǎn)速變量使得低速時(shí)效果不好：以及其他文獻(xiàn)[30]提出的用非線(xiàn)性觀測(cè)器來(lái)觀測(cè)電壓電流信號(hào)，這樣運(yùn)算過(guò)于復(fù)雜，實(shí)踐性不強(qiáng)。
4結(jié)語(yǔ)
無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置辨識(shí)方法有許多的種類(lèi)，但就目前來(lái)看，反電勢(shì)及其各種改進(jìn)方法還是應(yīng)用****，技術(shù)最成熟的方法。雖然其在理論上做了一定程度上的近似而且在低速是性能有待提高，但是由于檢測(cè)方便，對(duì)控制器要求較低，簡(jiǎn)單可靠，而且工程上對(duì)其誤差的修正也比較容易，從而使該種方法成為無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)的主流；電感法，電流法，渦流法等由于對(duì)傳感器的高要求以及實(shí)現(xiàn)的困難從而應(yīng)用較少；而各種基于現(xiàn)代控制理論以及先進(jìn)算法的無(wú)位置傳感器雖然在檢測(cè)精度以及調(diào)速范圍上遠(yuǎn)遠(yuǎn)****于反電勢(shì)法，但是由于算法的復(fù)雜性以及對(duì)控制器運(yùn)算速度上的要求，使得成本偏高，只能在對(duì)性能要求較高的場(chǎng)合使用。
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