[發(fā)明專利]一種用于開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置估計方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410525610.3
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104242748A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張磊;徐開軍;張漢年
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝;朱芳雄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子位置估計方法及裝置，尤其是一種用于無位置傳感器的開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置估計方法及裝置。

背景技術(shù)

在電機應(yīng)用領(lǐng)域中，開關(guān)磁阻電機的運轉(zhuǎn)需要轉(zhuǎn)子位置信號，而開關(guān)磁阻電機的位置估計過程包括三個階段：啟動階段、低速運轉(zhuǎn)階段和高速運轉(zhuǎn)階段。啟動階段需要獲得開關(guān)磁阻的初始位置，該位置的獲取有專門的方法；低速運轉(zhuǎn)階段需要獲得轉(zhuǎn)子實時位置，這正是本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題；高速運轉(zhuǎn)階段也需要獲得轉(zhuǎn)子實時位置，該位置也有其他的專門檢測方法。現(xiàn)有的開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)主要由開關(guān)磁阻電機(SRM)、功率變換器、控制器、轉(zhuǎn)子位置檢測器四大部分組成，而轉(zhuǎn)子位置檢測器對轉(zhuǎn)子位置信號的獲取主要采用直接位置檢測方法，該方法是在電機中專門增設(shè)一個位置傳感器得到位置信號，典型的有電磁式、光電式、磁敏式等，其中光電傳感器應(yīng)用最廣泛，但這些傳統(tǒng)的機械傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝不方便，不僅增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，同時也降低了系統(tǒng)的可靠性和增加了成本，制約了開關(guān)磁阻電機的廣泛應(yīng)用，特別在高溫、灰塵等惡劣環(huán)境下，位置傳感器又容易出現(xiàn)故障，這又限制了電機的正常運轉(zhuǎn)。為了克服開關(guān)磁阻電機這一弊端，探索一種算法簡單、容易實現(xiàn)、又高可靠性的無位置傳感器技術(shù)具有十分重要的實際意義。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對開關(guān)磁阻電機無位置傳感器技術(shù)進行了廣泛的研究，提出一系列的位置估計算法，主要有脈沖注入法、磁鏈/電流法、智能擬合算法、電感模型法以及非導(dǎo)通相電流波形檢測、調(diào)制技術(shù)等，這些方法是利用電機固有的電、磁等與轉(zhuǎn)子位置相關(guān)的信息間接估計位置信號，但由于算法模型本身設(shè)計的局限性，每種方法都存在其適應(yīng)范圍和優(yōu)缺點，目前還不能應(yīng)用到工程系統(tǒng)中，不過隨著智能控制、數(shù)字信號處理、電力電子等技術(shù)的高速發(fā)展，復(fù)雜控制算法和高精度的轉(zhuǎn)子位置估計算法得以實現(xiàn)途徑可能變?yōu)楝F(xiàn)實。

其中，根據(jù)電流波形、磁鏈特性估計具有換相功能的特征位置，以獲取電機轉(zhuǎn)子位置信號的方法得到國內(nèi)外很多學(xué)者的研究，分別提出了簡化磁鏈法和電流梯度法。前者是選定電感最大位置作為換相時刻的特征位置，通過實時計算磁鏈與特征位置磁鏈比較得實現(xiàn)換相，但需要測量電機的電磁特性曲線，離線測量過程復(fù)雜，測量的精度不高，影響位置估計的精度。后者在定轉(zhuǎn)子極對極開始重合之前，電流梯度大于零，而在定轉(zhuǎn)子極對極開始重合之后，由于反電動勢的存在，使電流梯度小于零，所以根據(jù)電流梯度過零，估計定轉(zhuǎn)子極對極開始重合的特征位置，該方法雖然不需要電機精確的數(shù)學(xué)模型，但相電流檢測過程中需要增加濾波調(diào)理電路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的無位置傳感器的開關(guān)磁阻電機在低速運轉(zhuǎn)階段的轉(zhuǎn)子位置估計方法中簡化磁鏈法需要離線測量電磁特性，離線測量過程復(fù)雜，測量精度不高；電流梯度法則需要額外增加相電流檢測的濾波調(diào)理電路。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子位置估計方法，開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)包括采集開關(guān)磁阻電機電流信號的信號采樣調(diào)理電路、驅(qū)動開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)動的功率變換器以及對電流信號進行處理并控制功率變換器的微處理器，轉(zhuǎn)子位置估計方法包括如下步驟：

步驟1，初始化，設(shè)定電流滯環(huán)的限定電流值為i^*以及環(huán)寬為2Δi；

步驟2，滯環(huán)斬波PWM控制，讀取信號采樣調(diào)理電路采集的實時電流信號，將實時電流信號減去限定電流i^*得電流變化量，若電流變化量＞Δi，則關(guān)閉滯環(huán)斬波PWM，向功率變換器發(fā)送關(guān)斷開關(guān)管信號，若電流變化量＜-Δi，則開通滯環(huán)斬波PWM，向功率變換器發(fā)送導(dǎo)通開關(guān)管信號；

步驟3，獲取極對極時刻，記錄并分析滯環(huán)斬波PWM每次的開通時間，若開通時間在某時刻由連續(xù)增大變?yōu)檫B續(xù)減小，則該時刻即為開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子與定子的極對極時刻；

步驟4，開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速計算，記錄相鄰兩次極對極時刻，并計算兩次極對極時刻的時間差Δt，再根據(jù)開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子相鄰兩極的角度差Δθ計算開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)子的角速度ω=ΔθΔt(deg/s);]]>