[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
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本發明提出了一種基于脈沖注入的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法，適用于不同相數的開關磁阻電機控制。該方法采用在開關磁阻電機非勵磁相的退磁和閑置區間注入檢測脈沖，通過比較脈沖響應電流的上升時間來估計轉子的對齊位置。該方法能夠適用于電流斬波控制策略和電壓斬波控制策略，此外還能保證開關磁阻電機在變速變載條件下轉子位置估計的準確性，具有良好的工程應用價值。

技術領域

本發明涉及一種基于脈沖注入的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法，尤其適用于各種相數的開關磁阻電機。

背景技術

開關磁阻電機是一種自同步電機，需要轉子位置信息來保證電機的連續運轉。位置傳感器是提供轉子位置信息的重要裝置，但是位置傳感器的安裝會增加系統的成本和體積，不利于開關磁阻電機系統的集成化發展。此外無位置傳感器易受潮濕、粉塵等惡劣環境的干擾而失效，從而降低了開關磁阻電機系統的可靠性。因此，開展開關磁阻電機無位置傳感器控制研究成為了當前的研究熱點。現有的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法主要有：1.電流波形法，該方法只適用于電流斬波控制策略，同時會產生負轉矩；2.電感梯度法，該方法在不對齊位置附近會產生錯誤的轉子位置估計影響轉子位置估計的準確性；3.磁鏈法，該方法需要電機的電磁先驗知識，計算復雜，占用內存大；4.脈沖注入法，該方法通常采用在電機的電感下降區和閑置區間注入檢測脈沖來估計轉子的特殊位置，但是它會產生大量的負轉矩，影響電機的輸出性能。因此，有必要提出一種適用于不同控制策略、不需要復雜的計算和電機的電磁先驗知識且不會產生負轉矩的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法存在的問題，提出一種基于脈沖注入的開關磁阻電機無位置傳感器控制方法。

本發明提出的無位置傳感器控制方法為：

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；