绕组阻值变化对SRM无位置传感器控制的影响研究

王浩楠 蔡燕

摘要：开关磁阻电机的绕组往往会受环境温度、潮湿氧化等条件的影响，导致其阻值发生变化，本文研究分析了基于简化磁链法的无位置传感器控制中，电机绕组阻值变化对位置估计结果的影响，并提出了一种利用PI算法在线自动修正绕组阻值的方法，以提高位置估计的精度，最后以一台三相12/8极的开关磁阻电机为样机进行了仿真研究。研究结果表明：采用本文提出的电阻修正方法，能够有效减小因绕组阻值变化导致的位置估计误差。

关键词：开关磁阻电机  无位置传感器控制  阻值变化  简化磁链法

中图分类号：TM352

Research on Influence of Winding Resistance Change on SRM PositionSensorless Control

WANG Haonan  CAI Yan

（School of Electrical Engineering， Tiangong University， Tianjin， 300387 China）

Abstract： The winding of switched reluctance motor is often affected by ambient temperature， moisture oxidation and other conditions， resulting in the change of its resistance. This paper studies and analyzes the influence of the change of motor winding resistance on the position estimation result in the position sensorless control based on the simplified flux linkage method， and a method of using the PI algorithm to automatically correct the winding resistance online is proposed to improve the accuracy of the position estimation. Finally， a three-phase 12/8-pole switched reluctance motor is used as a prototype for simulation research. The research result shows that the resistance correction method proposed in this paper can effectively reduce the position estimation error caused by the change of winding resistance.

Key Words： Switched reluctance motor; Position sensorless control; Resistance change; Simplified flux linkage method

開关磁阻电机Switched Reluctance Motor，SRM）是一种采用无稀土材料，低成本驱动的电机，具有结构简单、鲁棒性好的特点，被广泛应用于电动牵引、风力发电、通用工业等多个领域，拥有较好的市场前景。

简化磁链法原理简单易实现，是SRM无位置传感器控制当中使用比较多的一种方法，其中估算磁链的准确性影响最后的位置估计结果，在忽略电流、电压传感器测量误差的情况下，由磁链积分公式可知，绕组阻值是影响估算磁链大小的重要因素。据电阻的温度特性，可通过测量电机绕组的温度来间接测量当前绕组的阻值，但是这种方法需要在装配电机的时候安装温度检测装置，使得系统结构更加复杂。另一种方法是通过数字信号处理的技术来计算绕组阻值。本文提出了一种利用PI算法在线自动修正绕组阻值的方法，以提高简化磁链法中位置估计的精度。

1  简化磁链法的基本原理介绍

通过检测相绕组的电流、电压信号得到估算磁链的值，与对应当前电流的换相位置处的参考磁链值相比较，如果前者大于后者，系统判定此时转子已到达换相位置，关断当前相，导通下一相;反之，就判定换相位置还没有到达，保持当前相导通，其原理图如图2所示。

2  绕组阻值变化对位置估计的影响

在计算估算磁链的过程当中，利用电流、电压传感器能够较准确地获得绕组相电流和相电压的值，而绕组阻值一般是程序当中预设的一个常数。由SRM的电磁特性可知，在理想情况下相绕组励磁开始和相绕组退磁结束时，相电流的值和磁链的值均应为零，然而电机相绕组往往会受温度变化、潮湿氧化等外界环境的影响，导致其阻值发生变化，出现预设电阻不等于实际电阻的情况，影响最终的位置估计结果。为便于讨论，定义电阻误差为：

3  仿真验证

本文以一台三相12/8极的SRM为样机，基于MATLAB/Simulink平台搭建了控制系统的仿真模型，验证前文所提出的电阻修正方法的有效性。

4  结语

在基于简化磁链法的SRM无位置传感器控制当中，往往会忽略绕组阻值变化对位置估计结果的影响，导致其位置估计结果超前或滞后于理想换相位置，通过对估算磁链的计算过程进行分析，提出了一种利用PI算法在线自动修正绕组阻值的方法，有效提高了简化磁链法的位置估计精度。此外，作为简化磁链法中比较对象之一的参考磁链，如何提高其准确性仍需进一步的研究。

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中圖分类号：TM352DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2202-5640-4424基金项目：国家自然科学基金面上项目资助（项目编号：51777137）。

作者简介：王浩楠（1994—），男，硕士在读，研究方向为开关磁阻电机驱动系统及其控制。

蔡燕（1964—），女，博士，教授，研究方向为开关磁阻电机驱动、监测及多电平功率变换。