[發明專利]基于脈沖注入的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法

在審

• 申請號: 202010500109.7
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111541404A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 陳昊;劉亮;崔思航;董鋒;張珂;鞏士磊;閻明;張戰;袁利;李祥陽;劉明燕
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;榮成市榮佳動力有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P6/18;H02P25/089
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于脈沖注入的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法，其特征在于：

在電感不飽和條件下，相繞組的電壓方程可以由下式表示：

式中，u_m,i_m,L_m,R_m,ω和m分別代表相電壓、相電流、相電感、繞組阻抗、電機轉子的角速度以及電機的相數；

假設在檢測電流注入區間內一共有n個開通周期，那么在t_n-1和t_n時刻時的相電壓方程可以分別表示為：

由于檢測脈沖是由滯環電流控制而產生的的，并且電流環寬非常小，因此在t_n-1和t_n時刻時的瞬態電流近似等于檢測電流的參考電流值I_ref,即i_m(t_n-1)≈i_m(t_n)≈I_ref，因此可以得到

i_m(t_n-1)R_m≈i_m(t_n)R_m (4)

由于電機工作于低速，檢測電流的幅值很小并且相鄰兩時刻的電感梯度近似相等，因此式(2)和(3)的第三部分可以被認為是相等的，即

考慮到功率開關管的壓降與直流母線電壓相比可以忽略不計，因此繞組兩端的相電壓可以被認為與母線電壓相等，因此有

u_m(t_n-1)＝u_m(t_n)＝U_DC (6)

式中U_DC表示直流母線電壓；

結合式(4)、(5)和(6)，采用式(2)減去式(3)可得

根據式(7)，相電流變化率和相電感之間存在如下關系：

假設在最后兩個連續的開通周期內相應的電流上升時間分別為ΔT_n-1和ΔT_n，且檢測電流的環寬為Δi，則一個開通周期內電流的變化量為2Δi，因此式(7)可以表示為

上式兩邊都除以2Δi，則式(10)可以被簡化為

根據上式，相電感與檢測電流的上升時間存在如下關系：

如果L_m(t_n-1)＜L_m(t_n),則ΔT_n-1＜ΔT_n (12)

如果L_m(t_n-1)＞L_m(t_n),則ΔT_n-1＞ΔT_n (13)

由此可知，檢測電流的上升時間與相電感的值成正比，在轉子的對齊位置之前，相電感的值是逐漸增加的，因此檢測電流的上升時間也是逐漸增加的，所以存在ΔT₁ΔT₂…ΔT_n-1；在轉子的對齊位置之后，相電感的值開始減小，因此檢測電流的上升時間也是逐漸減小的，所以存在ΔT_n-1ΔT_n；綜上可知，通過比較檢測電流的兩個相鄰的上升時間即可確定轉子的對齊位置；

最后，根據轉子的對齊位置可以計算得到開關磁阻電機任意時刻的轉子位置，從而實現開關磁阻電機無位置傳感器控制運行。