[發明專利]用于轉子位置估計的新脈沖注入電流模式

有效

• 申請號: 201880046125.4
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN110870196B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: A·卡里爾;S-H·韓;J·瓦;J·M·索恩;J·格迪斯;S·索思
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;H02P25/08;H02P21/24;H02P21/13;H02P21/18
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

本發明提供了一種用于估計開關磁阻(SR)機(118)的轉子(120)的位置和速度的系統和方法(800)。SR機(118)包括轉子(120)、定子(122)和至少一個繞組。方法(800)包括生成具有梯形形狀的診斷脈沖。方法(800)還包括將診斷脈沖注入到SR機(118)的至少一個繞組中。方法(800)還包括測量流過SR機(118)的至少一個繞組的實際定子電流。方法(800)還包括使用基于觀測器的估計技術計算流過至少一個繞組的估計定子電流。將估計定子電流與實際定子電流進行比較以計算誤差信號。基于所述誤差信號估計轉子(120)的位置和速度中的至少一者。

技術領域

本公開涉及開關磁阻機。更具體地，本公開涉及用于估計開關磁阻機的轉子的位置和速度的方法和系統。

背景技術

開關磁阻(SR)機由于其堅固且健壯的構造而廣泛用于各種電動機控制應用。目前已知的用于控制SR機性能的系統和方法使用與SR機相關聯的各種電氣和/或機械參數。除其它參數以外，在靜止時或在另外基本上低機器速度時，正確確定SR機的轉子相對于定子的位置對于SR機的性能和效率是重要的。SR機的位置信息通常是從位置傳感器(通常是安裝到軸的編碼器或解析器)獲得的，這增加了整個驅動系統的成本和復雜性。

無傳感器操作是操作SR機的關鍵方面。無傳感器操作對于各種應用而言很重要，因為需要SR機驅動的致動器的最小包裝尺寸、高可靠性和低成本。開關磁阻電動機的可靠且準確的位置感測是開發低成本高性能SR機驅動器的關鍵步驟。

估計轉子位置的典型方法包括將三角形電流脈沖注入到定子的一個或多個空閑相位中。接著，使用基于觀測器的估計方法估計流過空閑相位的定子電流。將估計定子電流與實際定子電流進行比較以生成誤差信號。所述誤差信號用于計算轉子的估計位置和轉子的估計速度。然而，通常在實際定子電流與估計定子電流之間存在延遲。這可能導致弱誤差信號，即，誤差信號可能不朝正側或負側中的一側偏置。弱誤差信號可能會造成誤差信號的收斂問題。

因此，需要提供一種用于估計SR機的轉子的位置和速度的方法和系統，其能夠實現SR機的更高效操作和更好的性能。

發明內容

在本公開的一方面，提供了一種估計開關磁阻(SR)機的轉子的位置和速度的方法。所述SR機包括所述轉子、定子和至少一個繞組。所述方法包括由控制器生成用于所述SR機的診斷脈沖，其中所述診斷脈沖為梯形波形。所述方法包括由所述控制器將診斷脈沖注入到所述至少一個繞組中。所述方法還包括由所述控制器測量流過所述SR機的至少一個繞組的實際定子電流。所述方法還包括由所述控制器使用基于觀測器的估計技術計算流過所述至少一個繞組的估計定子電流。所述方法還包括由所述控制器將所述估計定子電流與所述實際定子電流進行比較以計算誤差信號。所述方法還包括由所述控制器基于所述誤差信號估計所述轉子的位置和速度中的至少一者。

在本公開的另一方面，提供了一種用于估計開關磁阻(SR)機的轉子的位置和速度的控制器。所述SR機包括所述轉子、定子和至少一個繞組。所述控制器電耦合到所述SR機。所述控制器被配置成生成用于所述SR機的診斷脈沖，其中所述診斷脈沖為梯形波形。所述控制器還被配置成將所述診斷脈沖注入到所述至少一個繞組中。所述控制器還被配置成測量流過所述SR機的至少一個繞組的實際定子電流。所述控制器還被配置成使用基于觀測器的估計技術計算流過所述至少一個繞組的估計定子電流。所述控制器還被配置成將所述估計定子電流與所述實際定子電流進行比較以計算誤差信號。所述控制器還被配置成基于所述誤差信號估計所述轉子的位置和速度中的至少一者。