[發(fā)明專利]一種適合中高速的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210104564.0
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102624304A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周竟成;王曉琳;鄧智泉;蔡駿
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感控制領(lǐng)域，特別涉及一種適合中高速的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法。

背景技術(shù)

開關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、容錯性能好、成本低及控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而備受學(xué)術(shù)界的關(guān)注。目前開關(guān)磁阻電機(jī)在航空工業(yè)、機(jī)車牽引、礦山掘進(jìn)和家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，顯示了其潛在的優(yōu)勢和良好的市場前景。

對于開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)而言，能夠?qū)崟r而準(zhǔn)確地獲得轉(zhuǎn)子的位置信息是保證電機(jī)可靠運(yùn)行和高性能控制的必要前提。目前普遍采用外裝光電式或磁敏式等位置檢測器。外加機(jī)械式位置傳感器額外增加了電機(jī)的體積和加工的復(fù)雜性，大大降低了開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢以及電機(jī)工作時的可靠性，尤其限制了開關(guān)磁阻電機(jī)在一些高溫、高速及油污等苛刻環(huán)境下的使用。因此，探索實(shí)用的間接位置檢測方案具有十分重要的研究價值。近20年來，各國學(xué)者針對這一問題進(jìn)行了大量的研究，提出了多種無位置技術(shù)方案。典型方法有脈沖注入法、基于調(diào)制編碼技術(shù)、基于電流波形監(jiān)測方案、互感電壓方案、磁鏈/電流法和觀測器方案、以及基于電感模型，探測線圈技術(shù)和基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的方案等。

以上提出的無位置傳感器控制技術(shù)都有各自的運(yùn)行條件和適用范圍，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。傳統(tǒng)應(yīng)用于中高速開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器的方法主要有磁鏈/電流法，基于電感模型的方法。這些方法主要是基于電機(jī)的磁鏈或電感的特性曲線，利用磁鏈或電感與電流、轉(zhuǎn)子位置三者之間的非線性關(guān)系，建立三維表或者磁鏈、電感的非線性模型去獲得轉(zhuǎn)子位置的信息。這些方法雖然經(jīng)典實(shí)用，但是考慮到開關(guān)磁阻電機(jī)飽和的情況，使用這些方法以前需要對不同電流下，各轉(zhuǎn)子位置的磁鏈或電感特性進(jìn)行精確測量。測量這些數(shù)據(jù)相當(dāng)繁瑣，利用這些數(shù)據(jù)建立的三維表很龐大，占用數(shù)字控制器內(nèi)存，而且建立的非線性模型也相當(dāng)復(fù)雜，對數(shù)字控制器的實(shí)時性和計(jì)算功能要求很高。為了簡化算法，方便控制，又有一些算法提出直接設(shè)置磁鏈或電感的閾值去獲得電機(jī)的換相信號，實(shí)現(xiàn)無位置傳感器控制。這種方法只需少量的靜態(tài)測量，控制簡單、易于實(shí)現(xiàn)，但卻不能準(zhǔn)確估算出轉(zhuǎn)子位置，降低了檢測精度。

基于前述種種分析，本發(fā)明人對現(xiàn)有的無位置傳感器控制方法進(jìn)行研究改進(jìn)，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供一種適合中高速的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法，其簡單且易于實(shí)現(xiàn)，在電機(jī)飽和與不飽和的情況下都能準(zhǔn)確估算出轉(zhuǎn)子位置，實(shí)現(xiàn)開通角、關(guān)斷角可調(diào)。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種適合中高速的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法，包括如下步驟：

(1)在單脈寬運(yùn)行模式下，確定運(yùn)動反電勢曲線與變壓器電勢曲線在電感線性上升之前的底部區(qū)域中的交點(diǎn)；

(2)利用電感模型擬合電感線性上升之前的底部區(qū)域的電感曲線，并根據(jù)該電感模型求解步驟(1)中所述運(yùn)動反電勢曲線與變壓器電勢曲線交點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置的理論值；

(3)在電機(jī)的每個控制周期中都能檢測到一次運(yùn)動反電勢曲線與變壓器電勢曲線的交點(diǎn)位置，兩次檢測到交點(diǎn)位置之間的時間差為Δt，計(jì)算所述開關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)時轉(zhuǎn)速根據(jù)所述特定轉(zhuǎn)子位置和實(shí)時轉(zhuǎn)速ω估算出轉(zhuǎn)子的任意位置θ＝θ^*+ω(t-t^*)，依據(jù)轉(zhuǎn)子的位置信息給出功率變換器的驅(qū)動信號驅(qū)動電機(jī)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行及開通角，關(guān)斷角可調(diào)控制；其中，Δθ為兩次檢測到交點(diǎn)位置之間的角度差，t^*為檢測得到交點(diǎn)位置θ^*的時刻點(diǎn)，t為所求任意位置θ的時刻點(diǎn)。

上述步驟(2)中，電感線性上升之前的底部區(qū)域的電感曲線的電感模型表達(dá)式是：