近年來，同步磁阻電機（Synchronous Reluctance Motor, SynRM）因具有功率密度高、效率高、調(diào)速范圍寬和噪聲低的優(yōu)點，逐漸進入國內(nèi)外學(xué)者的視野。相比于異步電動機，同步磁阻電機的定子結(jié)構(gòu)無異，但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)比較特殊，其轉(zhuǎn)子由特定形狀的高導(dǎo)磁材料疊片疊壓而成，只產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，提高了電機的運行效率和安全性。

由于同步磁阻電機轉(zhuǎn)子上不存在勵磁源，電機的磁路飽和程度取決于定子繞組的電流，在實際運行中磁飽和對直軸與交軸的影響差別很大。如對直軸電感作線性化處理將產(chǎn)生很大誤差，嚴重影響電機的暫態(tài)響應(yīng)和精確控制。因此，要實現(xiàn)對同步磁阻電機的精確控制，需要建立精確的電機參數(shù)辨識方案。

目前，針對永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）的參數(shù)辨識已得到了廣泛的研究，但針對同步磁阻電機的參數(shù)辨識方法還有待進一步研究。目前同步磁阻電機參數(shù)辨識的方法大致包括工程檢測法、頻域檢測法、時域檢測法三大類。

• 有學(xué)者采用P-Q圓法進行電感測量，由于同步磁阻電機電感隨負載變化較大，因此測量得到的參數(shù)只適用于某個固定的運行點。
• 有學(xué)者采用電壓積分法測量電感，但無法測量不同負載下的電感。
• 有學(xué)者利用直接負載法，并通過在被試電機轉(zhuǎn)子上安裝一個每轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個脈沖的編碼器，離線分析出功角，然后對電機交、直軸電感進行計算。
• 有學(xué)者提出了一種利用阻抗測量工具對dq電感進行測量的方法，但該方法只適合于測量電機停轉(zhuǎn)時的數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用的某些場合中，通過額外硬件設(shè)備進行辨識的工程檢測法不適合推廣使用。
• 有學(xué)者提出了高頻注入法是通過在電機定子端加一個三相平衡的高頻電壓，通過對高頻響應(yīng)信號的分析得到電機電感參數(shù)信息。
• 有學(xué)者采用靜態(tài)頻率響應(yīng)法（Standstill Frequency Response, SSFR）對PMSM的等效dq軸電路參數(shù)進行了檢測。
• 有學(xué)者提出了考慮磁路飽和的內(nèi)置式永磁同步電機電感參數(shù)旋轉(zhuǎn)辨識算法，并對逆變器非線性進行了補償。
• 有學(xué)者采用同步旋轉(zhuǎn)坐標系中諧波電流分次控制策略，通過簡單的算法變換消除非同步諧波補償電流交流擾動量，從而快速提取出同步直流量。
• 有學(xué)者提出了通過電壓源型逆變器（Voltage Source Inverter, VSI）產(chǎn)生多正弦信號的方案，減少了不必要的測試時間。
• 有學(xué)者提出一種簡單快捷的方法，使用雙極電壓對磁鏈進行估計，使用線性最小二乘的方法來擬合數(shù)學(xué)模型。
• 有學(xué)者采用高頻信號注入法，詳細闡述了信號注入法的優(yōu)點與存在的問題。然而，對于凸極性較強的電機，采用頻域檢測法辨識參數(shù)更加簡單有效。

時域檢測法主要是利用時域信息對參數(shù)進行辨識，這類方案運算較為復(fù)雜。

• 有學(xué)者提出基于外部攝動的時域響應(yīng)進行測量，利用電機模型進行參數(shù)辨識。
• 有學(xué)者提出的擴展卡爾曼濾波算法是一種適應(yīng)于非線性時變系統(tǒng)的最優(yōu)遞推估計算法，通過建立永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型對電樞電感等各項參數(shù)進行辨識。
• 有學(xué)者提出了一種在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下對電機參數(shù)進行辨識的方法，其在諧波很大時，仍具有很好的精度。
• 有學(xué)者提出了一種基于最小二乘的遞歸法對電機參數(shù)進行辨識，其考慮了逆變器非線性因素。

針對以上方法和問題，本文研究了一種靜止狀態(tài)下針對SynRM的離線參數(shù)辨識方法，通過在電機靜止坐標系下注入旋轉(zhuǎn)電壓信號，使用定向旋轉(zhuǎn)變換法對信號幅值進行解調(diào)。該方案無需使用濾波器，避免了濾波器導(dǎo)致辨識結(jié)果失真的問題。

同時，采用遞推離散傅里葉變換（Discrete Fourier Transform, DFT）算法計算靜止軸系中的電流正負序分量幅值，該算法運算量小，易于數(shù)字實現(xiàn)。最后在5.5kW SynRM實驗平臺上進行了實驗，結(jié)果證明所提方案具有較高的檢測精度。

圖6 SynRM實驗平臺

總結(jié)

本文研究了一種基于旋轉(zhuǎn)信號注入的同步磁阻電機參數(shù)離線辨識方法，無需額外的硬件測量設(shè)備與濾波器的使用，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子靜止狀態(tài)下的電感準確辨識。該方法通過分析同步磁阻電機諧波產(chǎn)生的機理與諧波次數(shù)，提出了基于遞推DFT求解的定向旋轉(zhuǎn)變換方法。

該方法克服了電流諧波帶來的誤差影響，并且整個辨識過程不依賴于轉(zhuǎn)子的位置估計。實驗中對比了三種信號提取方案，驗證了本文所提出方法的準確性與可行性，為同步磁阻電機的參數(shù)辨識提供了一種行之有效的方法。