[發明專利]電動汽車用開關磁阻電機絕對位置傳感器及其控制方法

無效

• 申請號: 201110009319.7
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號: CN102055391A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 楊衍圣
• 申請（專利權）人: 楊衍圣
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16;H02P6/22;H02P6/24;H02P6/08
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所 44229
• 代理人: 陳雅平

技術領域

本發明涉及電動車輛驅動用開關磁阻電機的轉子位置檢測器和其配套使用的控制方法，適用于電動車輛用各種相數、結構的開關磁阻電機。

背景技術

開關磁阻調速電機（簡稱SRD）是一種新型的機電一體化無級調速系統，一般由電機、功率變換器、控制器與位置檢測器四部分組成。它兼有交流調速系統電機簡單堅固和直流系統調速性能好的優點。啟動力矩大、啟動電流小、功率器件不會出現直通故障、調速范圍寬，調速性能優異，整個調速范圍內都具有較高效率，可以方便地實現電機四象限運行控制和制動再生能量回收，特別適用于電動車驅動領域。

因為SRD復雜的非線性電磁特性，運行控制的關鍵就是要實時檢測轉子磁極位置以確定不同轉速下的定子各相開關角，開關角的調整是SRD的主要控制參數和手段，甚至可以獨立控制SRD的運行。

目前一般工業用SRD的控制方法是用各種位置檢測器采集信息后通過控制器的微處理器實時解算轉子磁極位置查表給出事先經實驗優化確定的各相開關角參數，然后以相電流CCC和電壓PWM斬波方式實現轉速閉環控制。過程環節多、軟件復雜，對微處理器解算速度和可靠性要求高，成本高，在電動車輛驅動領域很難直接運用。電動車輛的SRD驅動系統，對調速精度要求低但對可靠性和效率要求高；各相開關角的控制參數的解算還直接關乎電動車輛的安全性，應十分警惕過于依賴微處理器控制汽車核心驅動系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種電動汽車用開關磁阻電機絕對位置傳感器及其控制方法。可直接給出SRD運行中轉子磁極的絕對位置和開關角范圍，按電動車SRD的四象限運行各工況的要求匹配轉速直接生成各相開關角參數驅動各相功率器件，控制器不需要用微處理器以軟件方式解算各相開關角參數，只需要使用傳統、簡單可靠的PID器件和邏輯器件對相電流、電壓進行調節即可滿足電動車SRD運行控制要求。具有高可靠性和容錯能力，動態響應快，技術要求低，實用性強，成本低，可大大推動SRD在電動車驅動領域的運用。

本發明的技術解決方案是：絕對位置傳感器傳感部分采用一個與電機同步旋轉集成了開關角參數（正轉、制動發電和反轉）和轉子磁極位置的轉子盤和二組槽型高精度光電頭（正轉和發電制動一組、反轉一組），二組光電頭在電路上互鎖，保證只有其中一組工作，換相順序無差錯隱患；每組光電頭對應定子相數一相一個，按正轉、發電和反轉要求設置在定子磁極的前沿與后沿位置，一對一獨立控制各相的開、關，容錯能力高；正轉和發電制動一組光電頭中選擇一個

輸出的信號作為轉速信號。

轉子盤外緣為轉子磁極和開關角指示槽，槽代表轉子磁極，與轉子磁極數目和角度對應；正轉時，槽的前沿轉到某個定子磁極正轉和發電制動光電頭位置，光通過，代表轉子磁極到達該相工作范圍的最早開通角，光電頭接通，通過適當的一組固定延時和保持電路，在0延時或規定延時后開通該相并保持規定的時間后關斷；相應設有多組固定延時和保持電路來對應多組開關角參數；槽的后沿代表轉子磁極到達該相工作范圍的最遲關斷角，光被阻斷，光電頭關斷信號可強制關斷該相，避免關斷錯誤時負轉矩增加。

轉子盤和轉子相連同步旋轉，轉子盤上有對應轉子磁極數目與角度位置設的轉子磁極和開關角指示槽，可指示出轉子各磁極的絕對角度位置和開關角參數；正轉和發電用光電頭按定子的相數一相一個，對應安裝在定子磁極后沿相應角度位置；反轉用光電頭按定子的相數一相一個，對應安裝在定子磁極前沿相應角度位置。

發電（制動）工況時，同樣轉到槽的位置時光電頭接通，通過相應的固定延時和保持電路后，在規定延時后開通該相勵磁并保持規定的時間后關斷；不用光電頭關斷信號強制關斷該相，因即使關斷錯誤，一相長通也不影響制動功能。

反轉工況，使用反轉組光電頭和同一條轉子磁極和開關角指示槽；反轉只工作在啟動和恒轉矩低速區，固定的一組開關角配合電流斬波就可滿足控制要求，因此只設置一組延時和保持電路；指示槽的后沿（即按正轉計的關斷角）對應開通角，用反轉組光電頭安裝角度位置配合，保證反轉開通角的正確；同樣通過固定延時和保持電路后，在0延時或規定延時后開通該相并保持規定的時間后關斷，槽轉過時，光電頭關斷信號可強制關斷該相，避免關斷錯誤時負轉矩增加。