[發明專利]一種開關磁阻電機無位置傳感器高速運行控制方法

有效

• 申請號: 201910722085.7
• 申請日: 2019-08-06
• 公開（公告）號: CN110365275B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 蔡駿;劉澤遠;趙興強
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H02P25/089
• 分類號: H02P25/089
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

本發明涉及一種開關磁阻電機無位置傳感器高速運行控制方法，該方法實時檢測相電流和相電壓大小，采用磁鏈積分的方式計算出相電流存在區間內的相電感，并選取電感閥值與相電感頂部不飽和區域相交得到估計脈沖和特殊轉子位置點，利用估計脈沖計算出電機轉速和轉子位置角，再利用特殊轉子位置點對計算出的轉子位置角度進行校正，從而得到實時轉子位置信息，實現開關磁阻電機無位置傳感器控制。本發明能有效避開開關磁阻電機帶載運行時相電感飽和對無位置傳感器控制的影響，并且硬件要求低、實現簡單，適用于開關磁阻電機中高速時的無位置傳感器運行控制。

技術領域

本發明涉及一種開關磁阻電機無位置傳感器高速運行控制方法，屬于開關磁阻電機控制技術領域。

背景技術

開關磁阻電機是一種雙凸極結構電機，定子上繞組集中式繞組，轉子上沒有任何繞組，定轉子都由硅鋼片疊加而成。因此，開關磁阻電機具有結構牢固，成本低，可靠性高等優點。同時，由于其簡單的結構以及內部無永磁體，與其他電機相比尤其適合高速運行。開

關磁阻電機各相定子繞組由單獨的驅動電路控制，各相之間相互獨立，有較高的容錯能力。通過調節開關磁阻電機的開通關斷角，PWM占空比和導通相電流幅值等變量，可以實現電機在寬轉速范圍內的平穩可靠運行?；谝陨蟽烖c，開關磁阻電機目前已廣泛應用于家用電器，航天航空，新能源汽車以及工業生產等領域。

開關磁阻電機的運行需要檢測轉子位置信息，而目前主要的轉子位置檢測方法是在電機本體內部安裝位置傳感器，但這會增加電機的體積和成本。而且在一些惡劣的工作環境下，傳感器的檢測精度會受到影響，甚至會損壞位置傳感器器，因此研究開關磁阻電機無位置傳感器技術具有十分重要的意義。開關磁阻電機無位置傳感器控制算法按照電機運行轉速可分為起動和低速運行方法、中高速運行方法。對于起動和低速運行階段，目前大部分都是在非導通相脈沖注入法的基礎上展開研究的。而當電機轉速提高后，由于繞組電流續流時間變長，續流區間所占非導通區比列增大，且轉速提高后一個電周期時間減小，因此在脈沖注入區間減小，最終會影響無位置傳感器控制。因此在電機中高速運行時，需要利用導通相電流實現無位置傳感器控制。但電機帶載時相電流很大，計算出的電感呈飽和狀態，無法精確反映轉子位置信息。

發明內容

本發明為了解決現有技術中存在的問題，提供一種基于電感頂部閥值法的電機無位置傳感器高速運行控制方法。

為了達到上述目的，本發明提出的技術方案為：一種開關磁阻電機無位置傳感器高速運行控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、實時采樣三相電流和相電壓大小，利用磁鏈積分法計算出相電流存在區間內的磁鏈值；

步驟二、利用步驟一計算出的磁鏈值得到相電感；

步驟三、選取電感閥值，并將電感閥值與相電感頂部不飽和區域相交得到估計脈沖和特殊轉子位置點，然后利用相鄰兩個估計脈沖的下降沿之間的時間計算出電機轉速；

步驟四、對計算出的電機轉速進行積分得到轉子位置角，并利用特殊轉子位置點對計算出的角度進行校正，從而得到轉子的實時位置角，實現電機的無位置傳感器控制。

對上述技術方案的進一步設計為：所述步驟一中磁鏈積分法計算繞組磁鏈的計算公式為：

ψ(n+1)＝ψ(n)+[U(n)-Ri(n)]T

其中，ψ(n+1)和ψ(n)分別為第n+1和第n個計算周期中計算得到的磁鏈值，U(n)和i(n)分別為第n個計算周期中采樣的相電壓和相電流值，R為繞組阻值，T為磁鏈計算周期。

所述步驟一中磁鏈積分法計算繞組磁鏈過程中設置電流閥值，當導通相關斷且電流小于該閥值后，將積分得到的磁鏈值清零。

所述電流閥值為0.2A。

所述步驟二中計算相電感的步驟為：