[發(fā)明專利]基于中性點(diǎn)的電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器換相方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911035443.3
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN110829907B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周興偉;張犁;吳峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/32
• 分類號(hào): H02P6/32;H02P6/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發(fā)明公開了一種基于中性點(diǎn)電壓采樣的電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器換相控制方法，包括如下步驟：S1：在功率管開通時(shí)刻采樣電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)中性點(diǎn)電壓u_n；S2：將采樣得到的中性點(diǎn)電壓u_n與母線中點(diǎn)電壓作差計(jì)算獲得無(wú)位置傳感器換相控制特征量u_s；S3：將換相控制特征量u_s與換相閥值U_com進(jìn)行大小比較判斷轉(zhuǎn)子所在扇區(qū)，確定電機(jī)當(dāng)前通電相。本發(fā)明通過(guò)采樣電機(jī)中性點(diǎn)電壓實(shí)現(xiàn)電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器換相控制，中性點(diǎn)電壓對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速不敏感，該方法能夠適用于低速至中高速的全轉(zhuǎn)速域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于中性點(diǎn)的電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器換相方法。

背景技術(shù)

作為一種新型無(wú)刷磁阻型電機(jī)，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)具有結(jié)構(gòu)可靠、控制方便、容錯(cuò)性能高的優(yōu)勢(shì)，其在航空起動(dòng)發(fā)電、新能源發(fā)電等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行階段需要根據(jù)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行換相，傳統(tǒng)系統(tǒng)中機(jī)械位置傳感器的安裝帶來(lái)系統(tǒng)體積增大、可靠性降低的問(wèn)題，因此，電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器換相控制方法研究具有重要研究意義。

目前，現(xiàn)有研究根據(jù)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速域采取不同的無(wú)位置傳感器控制策略，在中高速階段，常采用基于電機(jī)反電勢(shì)的無(wú)位置傳感器控制策略，在低轉(zhuǎn)速域，通常采用注入脈沖的方法進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。

針對(duì)低轉(zhuǎn)速無(wú)位置傳感器起動(dòng)：

中國(guó)專利公布號(hào)：CN 11019073A，公布日：2019年8月30日，公開了一種利用電流斬波期間電流上升斜率與下降斜率之差的換相位置估計(jì)策略，從而實(shí)現(xiàn)電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的無(wú)位置傳感器帶載起動(dòng)。該方法考慮了電機(jī)飽和效應(yīng)，避免了傳統(tǒng)低速起動(dòng)脈沖注入方法存在的相電流斷續(xù)問(wèn)題。但其需要額外注入脈沖進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，且僅適用于低速起動(dòng)階段。

中國(guó)專利公布號(hào)：CN 104617832 A，公布日：2015年05月13日，公開了一種電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)方法，在電機(jī)靜止時(shí)給勵(lì)磁繞組通電，通過(guò)比較勵(lì)磁電流上升過(guò)程中三相感應(yīng)電壓Ua、Ub、Uc的大小判斷轉(zhuǎn)子所在扇區(qū)，并根據(jù)雙凸極電機(jī)“電感矩形”中的幾何相似關(guān)系精確計(jì)算得到轉(zhuǎn)子初始位置，再由得到的轉(zhuǎn)子位置注入加速脈沖，確保電機(jī)無(wú)反轉(zhuǎn)起動(dòng)。與傳統(tǒng)初始位置判斷方法相比，該方法無(wú)需向電樞繞組中注入檢測(cè)脈沖，避免了初始位置檢測(cè)過(guò)程電機(jī)出現(xiàn)抖動(dòng)和反轉(zhuǎn)，同時(shí)減少了位置判斷所需時(shí)間，無(wú)需增加額外硬件電路，不受電機(jī)參數(shù)影響，易于實(shí)現(xiàn)。但是該轉(zhuǎn)子初始位置估計(jì)算法較為繁瑣，且該方法僅適用于初始靜止階段的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。

針對(duì)中高速無(wú)位置傳感器運(yùn)行：

中國(guó)專利公布號(hào)：CN 104393802B，公布日：2015年3月4日，公開了一種基于線電壓檢測(cè)電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，其通過(guò)線電壓差與設(shè)定換相閥值大小比較進(jìn)行換相位置估計(jì)。該方法有效消除了電機(jī)中性點(diǎn)電壓波動(dòng)對(duì)無(wú)位置傳感器控制算法的影響，且線電壓差對(duì)電機(jī)反電勢(shì)進(jìn)行了幅值放大，一定程度上拓寬了適用轉(zhuǎn)速域。

中國(guó)專利公布號(hào)：CN 106100499B，公布日：2016年11月9日，公開了一種基于線磁鏈的電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)三相端電壓與相電流，利用反向?qū)ㄏ嗟亩穗妷簻p去非導(dǎo)通相端電壓得到線電壓，再減去電阻壓降后經(jīng)過(guò)一節(jié)高通濾波器并積分獲得兩相磁鏈之差，進(jìn)而利用其過(guò)零點(diǎn)估計(jì)獲得換相位置信息。該方法克服了反電勢(shì)受電樞反應(yīng)影響較大的弊端，適用于中高速重載運(yùn)行場(chǎng)合。

目前諸多的電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)低速階段的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)方法僅適用于特定轉(zhuǎn)速域，難以適用于電機(jī)運(yùn)行的低速至中高速的全轉(zhuǎn)速范圍。在不同轉(zhuǎn)速域間需要進(jìn)行無(wú)位置傳感器控制算法的切換，增加了系統(tǒng)控制策略的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法難以適用于低速至中高速全轉(zhuǎn)速運(yùn)行區(qū)域的問(wèn)題，本發(fā)明提出基于中性點(diǎn)的電勵(lì)磁雙凸極電機(jī)無(wú)位置傳感器換相方法。