钟黎萍， 徐惠钢， 王长松， 周晓敏。
(1常熟理工学院自动化系，江苏常熟21 5500；2北京科技大学机械工程学院，北京100083)
摘要：针对经典高频信号注入法_尢法鉴别转了极性的问题，基于磁化曲线的非线性，建立了一种永磁电机的饱和磁链模型。根据此模型，州以从高频响应电流中提取出转子极性信号。当位置估计器输出稳定后，通过该信号的正负号来判定转子的N极和s极：仿真结果证明r该方法的正确性。
关键词：永磁电机；饱和磁链模型；高频信号注入中图分类号：TM351 文献标识码：A文章编号：167316540f2(2009】1一0022_05
0 引 言
高频信号注入法是对永磁电机转子位置进行无传感器检测的一种行之有效的方法，其基本原理是：给具有凸极效应的永磁电机绕组注入高频电压(或电流)，相应的高频响应电流(或电压)中将含有转子位置信息(以角位移二次谐波的形式)，通过数字处理技术把此信息提取出来，送入特别没计的位置估计器，就能估计出转子的位置。该方法能在包括零速的全速度范围内实现电机转子位置的无传感器检测，而且与电机参数无关，鲁棒性强，因此具有广阔的发展前景。
由于转子位置信息以角位移二次谐波的形式存在于高频响应信号之中，因此，转子的N极和s极所对应的位置信号是完全相同的，从而使经典的高频信号注入法虽然能跟踪转子凸极，但对于所跟踪的到底是N极还是s极，却无法做出判断，导致估计位置有可能与实际位置相差180°电角度：这一缺陷限制了高频信号注入法在高性能调速系统中的应用。
经典高频信号注入法是以电机磁路的线性磁化曲线为基础而推导出来的实际上考虑到磷路的饱和特性，磁化曲线是非线性的。利用这种饱和磁链模型，可以得到转子极性信息，对转子极性进行鉴别。本文将以高频信号注入法中最常用的旋转高频电压注入法为例对这一问题进行分析。
由于位置估计器的积分特性。其输出不会突变，只要正确估计出转子在起动时的初始位置的极性，则在运行过程中总能保证转子位置极性估计的正确性。因此，转子位置极性鉴别通常都在系统起动的初始时刻进行。
仿真结果表明，如果考虑磁路的饱和特性，则高频电流矢量轨迹是非对称的椭圆(基于线性磁化曲线的高频电流矢量轨迹是对称的椭圆)，在转子位置相差一个极距时，其高频电流欠量轨迹并不相同，从而能够对转子位置极性作出攀别。
4 结 语
由于转子位置信息是以角位移二次谐波的形式存在于高频响应电流中的，所以基于线性磁链模型的高频信号注入法所产生的高频电流矢量轨迹是关于原点对称的椭圆，转子位置估计器不能区分转子的N极和s极。考虑到磁路的饱和特性，N极和s所对应的磁化曲线凹凸性不同，电流的泰勒展开式的二次项系数的极性恰好相反，从而使高频电流矢量轨迹不再对称。这意昧着高频响应电流中不仅含有转予位置信息，而且含有转子极性信息，将此信息提取出来，即可用于转子位置极性的鉴别。仿真结果证明了这种方法的正确性。
转子极性信息源自于饱和磁链模型中电流泰勒展开式的二次项系数，数值一般较小，但由于只需对转子的初始位置进行极性鉴别，此时电机处于静止状态，不存在高频电压对电机转矩的干扰问题，因此电机可以注入较大的高频电压，获得较大的极性信号，提高估计的准确性。
