[發明專利]一種開關磁阻電機無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法及應用

有效

• 申請號: 201811344913.X
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109391183B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 蔡駿;陸琳娜;向程;劉澤遠;趙興強
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

1.一種開關磁阻電機無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法，其特征在于：包括非導通相高頻信號注入與響應電流峰值抑制方法、脈沖注入區電感估計方法、注入斬波區域關閉方法；其中，非導通相高頻信號注入與響應電流峰值抑制方法中，當導通相關斷、且續流電流低于預設閥值后，針對非導通相注入高頻電壓脈沖，在脈沖注入的同時，對脈沖響應電流進行斬波處理；

脈沖注入區電感估計方法中，通過計算相開通與關斷時、所對應上升斜率和下降斜率的斜率差值，將相開通與關斷的相電壓方程連立，計算獲得脈沖注入區的增量電感值，即為脈沖注入區的相電感；

注入斬波區域關閉方法中，將計算所獲電感值與預設電感底部閥值L_low比較，若計算所獲電感值L_A小于預設電感底部閥值L_low時，則關閉斬波區域，切換電感估計相，非導通區域進入無脈沖注入的無激勵區。

2.根據權利要求1所述一種開關磁阻電機無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法，其特征在于：還包括位置估計區確定方法，基于所述非導通相高頻信號注入方法，當任意相進入高頻注入或注入區斬波控制后，即計算該相相電感值，當計算所獲該相相電感值大于L_low，且小于或等于預設電感頂部閥值L_High時，該相即作為估計相，依次類推，進而確定位置估計區。

3.根據權利要求2所述一種開關磁阻電機無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法，其特征在于：還包括靜止起動和低速連續位置估計方法，基于所述脈沖注入區電感估計方法，在初始位置估計和低轉速區域，針對電感計算區、不飽和電感相對轉子位置角曲線進行建模和查表處理，進而通過實時計算相電感，獲得各相的轉子估計位置，將各相的轉子估計位置進行組合，得到整個電周期的轉子位置信號。

4.根據權利要求3所述一種開關磁阻電機無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法，其特征在于：還包括起動后中低速運行時具備容錯能力的位置估計方法，當轉速升高到200轉/分以上，將各相全周期不飽和電感上、下交點位置的電感值，分別作為上部閥值和下部閥值，將所述計算電感值與上部閥值和下部閥值比較，基于位置估計區確定方法，得到相應的位置脈沖信號。

5.一種基于權利要求4所述開關磁阻電機無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法的應用，包括針對單通道開關磁阻電機，用于實現初始定位和低速運行時的連續轉子位置估計；其特征在于：所述單通道開關磁阻電機為A、B、C三相單通道開關磁阻電機，其中，開關磁阻電機各相中，兩對相對定子極繞組分別彼此串聯，分別形成兩套獨立串聯繞組，并將兩套獨立串聯繞組相互并聯，構成所對應相的繞組；功率變換器母線端接直流母線電壓源Um，與濾波電解電容Cm并聯后接入功率變換器第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，第一橋臂第一開關管T1的集電極接至直流母線電壓源正極，發射極接C相繞組，C相繞組另一端接至第二開關管T2的集電極，第二開關管T2的發射極接至直流母線電壓源負極，第二開關管T2的集電極接至第一二極管D1的陽極，第一二極管的陰極接至直流電壓源的正極，第二二極管D2的陽極接至直流電壓源的負極，第二二極管D2的陰極接至第一開關管的發射極，第二橋臂和第三橋臂的接法與第一橋臂接法一致；每相繞組的兩個并聯支路分別通過電流傳感器進行電流檢測；基于上述開關磁阻電機結構，在靜止起動和低速運行時，針對開關磁阻電機結構中的各相繞組，選取至少一條檢測信號正常的支路，應用非導通相高頻信號注入與響應電流峰值抑制方法、脈沖注入區電感估計方法、注入斬波區域關閉方法、位置估計區確定方法、靜止起動和低速連續位置估計方法、以及起動后中低速運行時具備容錯能力的位置估計方法，實現初始定位和低速運行時的連續轉子位置估計。

6.一種基于權利要求4所述開關磁阻電機無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法的應用，包括針對雙通道開關磁阻電機，實現初始定位和低速運行時的連續轉子位置估計；其特征在于：所述雙通道開關磁阻電機為A、B、C三相雙通道開關磁阻電機，其中，所述開關磁阻電機為A、B、C三相開關磁阻電機，其中，開關磁阻電機各相中，兩對相對定子極繞組分別彼此串聯，分別形成兩套獨立串聯繞組；針對各相中的其中一套獨立串聯繞組，通過功率變換器1組成開關磁阻電機的驅動控制通道1；以及針對各相中另一套獨立串聯繞組，通過功率變換器2組成開關磁阻電機的驅動控制通道2；并通過共用控制器實現驅動控制通道1和驅動控制通道2的獨立控制；驅動控制通道1和驅動控制通道2的電路拓撲一致，驅動控制通道1和驅動控制通道2并聯接入公共的直流母線電壓源Um，與濾波電解電容Cm并聯后接入功率變換器第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，第一橋臂第一開關管T1的集電極接至直流母線電壓源正極，發射極接C相繞組，C相繞組另一端接至第二開關管T2的集電極，第二開關管T2的發射極接至直流母線電壓源負極，第二開關管T2的集電極接至第一二極管D1的陽極，第一二極管的陰極接至直流電壓源的正極，第二二極管D2的陽極接至直流電壓源的負極，第二二極管D2的陰極接至第一開關管的發射極，第二橋臂和第三橋臂的接法與第一橋臂接法一致；每相繞組的兩個并聯支路分別通過電流傳感器進行電流檢測；

基于上述開關磁阻電機結構，在靜止起動和低速運行時，針對開關磁阻電機結構中的各相繞組，選取至少一條檢測信號正常的支路，應用非導通相高頻信號注入與響應電流峰值抑制方法、脈沖注入區電感估計方法、注入斬波區域關閉方法、位置估計區確定方法、靜止起動和低速連續位置估計方法、以及起動后中低速運行時具備容錯能力的位置估計方法，實現初始定位和低速運行時的連續轉子位置估計。