[發明專利]一種基于電感區間分類的開關磁阻電機轉速反饋方法

有效

• 申請號: 201810812014.1
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108964565B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 孫建忠;龐瀚文;白鳳仙
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H02P25/08
• 分類號: H02P25/08;H02P25/098;H02P6/17
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于開關磁阻電機轉速檢測的技術領域，涉及一種基于電感區間分類的開關磁阻電機轉速反饋方法。該方法首先在數字信號處理器DSP中裝載轉速反饋計算程序，通過位置檢測單元實時反饋轉子所處的電感區間作為開關磁阻電機的通電邏輯，然后數字信號處理器DSP根據電感區間的類型計算轉速并反饋給開關磁阻電機調速系統。本發明的方法較以往轉速反饋計算的方法相比，通過對電感區間分類計算轉速的方法替代了以往對整個電感周期求取轉速平均值的方法，提高了轉速反饋的精度。由于開關磁阻電機換相時的轉矩下降情況發生在低電感區，使得這種方法得出的轉速反饋可以反應在轉矩下降區的轉速情況，通過適當的控制方法可以在一定程度上降低轉矩脈動。

技術領域

本發明屬于開關磁阻電機轉速檢測的技術領域，涉及一種基于電感區間分類的開關磁阻電機轉速反饋方法。

背景技術

開關磁阻電機調速系統一般是通過電流檢測器和位置檢測器來獲取相繞組電流和轉子位置信號，而轉速信號是通過微控制器根據位置信號計算而來，稱作數字式測速方法。現在應用較多的是光電式位置檢測器，如三相開關磁阻電機只需三路位置檢測器就可以通過微控制器數字處理得到轉子的實時位置。轉速信號就是通過位置檢測器檢測遮光盤的跳變沿觸發微控制器的捕獲模塊，然后根據數字式測速算法得到的。為了降低轉速信號的誤差和穩定性，一般都需要對其進行濾波處理，即轉子轉過一定角度內的平均轉速。以三相開關磁阻電機為例，通過三路位置信號檢測的跳變沿可以將一個電感周期分成六個區間，而轉速反饋信號則是一個電感周期內的平均轉速。

開關磁阻電機調速系統因其起動轉矩大，效率高，制作成本低等優點，有著很大的競爭力。但是由于其自身固有的雙凸極結構和磁路易飽和的特點使得它的轉矩脈動比傳統點機大得多。尤其是在換相點處有明顯的轉矩下降區。從開關磁阻電機的控制系統來說，當轉速環的輸出作為電流給定時，如果轉速測量的不夠準確，將會對電流的控制產生影響，進而產生轉矩脈動。測量轉速要根據轉子位置的檢測方法，光電式傳感器是通過檢測遮光盤的跳變沿觸發捕獲模塊計算轉速，以往的處理方式是通過在一個電感周期內求平均轉速作為速度反饋，這種處理方法得出的轉速信號精度低，并且不能反映在轉矩下降區時的轉速情況，如果將其作為電流的給定信號，會產生較大的轉矩脈動。除了利用光電式傳感器檢測位置的方法外，還有光電解碼器和無位置傳感器檢測等。其中光電解碼器可以在一個電感周期內形成多條脈沖，位置檢測精確，計算出的轉速更加貼近實時轉速，但是成本高昂，并且需要額外的安裝空間。無位置傳感器不需要添加位置檢測裝置，但是實施算法復雜，適用于高速運行的開關磁阻電機。本發明提出一種基于簡單的光電式傳感器檢測位置的裝置，對電感區間分類計算轉速，提高了轉速反饋的精確度，可以在一定程度上降低轉矩脈動。

發明內容

本發明為克服現有技術的缺陷，針對現有的基于位置傳感器的轉速計算方法不能準確提供轉速反饋的問題，提供一種通過劃分電感區間分區計算反饋轉速的方法，能夠將低電感區和電感上升區的轉速情況分別反饋給開關磁阻電機調速系統，提高轉速反饋精度，可以一定程度上降低轉矩脈動。該方法基于傳統的光電式位置傳感器實現，適用于不同結構、不同相數的開關磁阻電機。

本發明的技術方案：

一種基于電感區間分類的開關磁阻電機轉速反饋方法，首先在數字信號處理器DSP中裝載轉速反饋計算程序，通過位置檢測單元實時反饋轉子所處的電感區間作為開關磁阻電機的通電邏輯，然后數字信號處理器DSP根據電感區間的類型計算轉速并反饋給開關磁阻電機調速系統，具體步驟如下：

第一步、位置檢測器的安裝及電感區間的劃分

m相開關磁阻電機需要m個位置檢測器，一個電感周期對應一個轉子極距，即N_r為轉子齒數；跳變沿包括上升沿和下降沿，通過m相位置檢測器檢測的跳變沿，將一個電感周期分為2m個電感區間，每個電感區間的角度見公式(1)；

式中：θ₀為電感區間的角度，m為電機相數；