近年來，同步磁阻電機(jī)（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(diǎn)，逐漸進(jìn)入國內(nèi)外學(xué)者的視野。相比于異步電動機(jī)，同步磁阻電機(jī)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(jī)的運(yùn)行效率和安全性。

由于同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子上不存在勵磁源，電機(jī)的磁路飽和程度取決于定子繞組的電流，在實(shí)際運(yùn)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(yán)重影響電機(jī)的暫態(tài)響應(yīng)和精確控制。因此，要實(shí)現(xiàn)對同步磁阻電機(jī)的精確控制，需要建立精確的電機(jī)參數(shù)辨識方案。

目前，針對永磁同步電機(jī)（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(jī)的參數(shù)辨識方法還有待進(jìn)一步研究。目前同步磁阻電機(jī)參數(shù)辨識的方法大致包括工程檢測法、頻域檢測法、時(shí)域檢測法三大類。

• 有學(xué)者采用P-Q圓法進(jìn)行電感測量，由于同步磁阻電機(jī)電感隨負(fù)載變化較大，因此測量得到的參數(shù)只適用于某個(gè)固定的運(yùn)行點(diǎn)。
• 有學(xué)者采用電壓積分法測量電感，但無法測量不同負(fù)載下的電感。
• 有學(xué)者利用直接負(fù)載法，并通過在被試電機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝一個(gè)每轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個(gè)脈沖的編碼器，離線分析出功角，然后對電機(jī)交、直軸電感進(jìn)行計(jì)算。
• 有學(xué)者提出了一種利用阻抗測量工具對dq電感進(jìn)行測量的方法，但該方法只適合于測量電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用的某些場合中，通過額外硬件設(shè)備進(jìn)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(jī)定子端加一個(gè)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(jī)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(jìn)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(jī)電感參數(shù)旋轉(zhuǎn)辨識算法，并對逆變器非線性進(jìn)行了補(bǔ)償。
• 有學(xué)者采用同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)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(bǔ)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(shí)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(jìn)行估計(jì)，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(xì)闡述了信號注入法的優(yōu)點(diǎn)與存在的問題。然而，對于凸極性較強(qiáng)的電機(jī)，采用頻域檢測法辨識參數(shù)更加簡單有效。

時(shí)域檢測法主要是利用時(shí)域信息對參數(shù)進(jìn)行辨識，這類方案運(yùn)算較為復(fù)雜。

• 有學(xué)者提出基于外部攝動的時(shí)域響應(yīng)進(jìn)行測量，利用電機(jī)模型進(jìn)行參數(shù)辨識。
• 有學(xué)者提出的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法是一種適應(yīng)于非線性時(shí)變系統(tǒng)的最優(yōu)遞推估計(jì)算法，通過建立永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型對電樞電感等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行辨識。
• 有學(xué)者提出了一種在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下對電機(jī)參數(shù)進(jìn)行辨識的方法，其在諧波很大時(shí)，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(jī)參數(shù)進(jìn)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?fàn)顟B(tài)下針對SynRM的離線參數(shù)辨識方法，通過在電機(jī)靜止坐標(biāo)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(jìn)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(shí)，采用遞推離散傅里葉變換（Discrete Fourier Transform, DFT）算法計(jì)算靜止軸系中的電流正負(fù)序分量幅值，該算法運(yùn)算量小，易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)。最后在5.5kW SynRM實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明所提方案具有較高的檢測精度。

圖6 SynRM實(shí)驗(yàn)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(jī)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(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下的電感準(zhǔn)確辨識。該方法通過分析同步磁阻電機(jī)諧波產(chǎn)生的機(jī)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(gè)辨識過程不依賴于轉(zhuǎn)子的位置估計(jì)。實(shí)驗(yàn)中對比了三種信號提取方案，驗(yàn)證了本文所提出方法的準(zhǔn)確性與可行性，為同步磁阻電機(jī)的參數(shù)辨識提供了一種行之有效的方法。