[發明專利]一種基于脈沖響應的混合勵磁雙凸極電機無位置控制方法

有效

• 申請號: 202110509866.5
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113037178B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 陳旭;張卓然;于立;孫窈
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P25/089
• 分類號: H02P25/089;H02P6/185
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 馬苗苗

本發明公開了一種基于脈沖響應的混合勵磁雙凸極電機無位置控制方法，屬于變磁阻類電機無位置傳感器控制技術領域。本發明所述控制方法首先在電機運行時實時檢測三相電流以判斷繞組導通模態，再對非導通相注入占空比不變的檢測脈沖并實時采樣非導通相的電流響應，將采樣值與預先設定的換相閾值比較，如果非導通相電流響應在閾值范圍內，則換相；否則保持當前導通相并對繼續該非導通相注入檢測脈沖。本發明不依賴機械位置傳感器即可獲得換相位置信息，有效減小電機驅動系統的體積，增大轉矩密度，提高系統可靠性；實現簡單，不需要電壓傳感器，降低硬件成本。

技術領域

本發明涉及變磁阻類電機無位置傳感器控制技術領域，尤其涉及一種基于脈沖響應的混合勵磁雙凸極電機無位置控制方法。

背景技術

混合勵磁雙凸極電機轉子上不存在繞組和磁鋼，因此其結構簡單牢固、易于維護、可靠性高；混合勵磁形式使其具有氣隙磁場調節方便、功率密度高等優點。在飛機起動/發電系統、風力發電系統、新能源汽車等領域有很好的應用前景。該電機作為電動機運行時需要準確的轉子位置信息以實現電流換相。

無位置傳感器技術通過檢測電機運行時的電壓、電流、磁鏈等物理量進行電機轉子位置估計，該技術能夠摒棄系統的機械位置傳感器，有利于電機系統體積減小、可靠性提升。目前對混合勵磁雙凸極電機無位置傳感器技術的研究大多參考開關磁阻電機、無刷直流電機的無位置傳感器技術，且大多依靠反電勢來進行無位置傳感器控制，但由于混合勵磁雙凸極電機的反電勢組成復雜，其過零點與換相位置無明確對應關系，因此通過電壓、磁鏈物理量來獲取換相點位置信息都需要設置中間步驟處理。

周興偉等公開的“一種基于線電壓檢測額電勵磁雙凸極電機無位置控制方法”(中國，公開號：104393802A)專利通過檢測線電壓并利用線電壓差在換相時刻突變增加的原理，設定閾值判斷換相點。

劉偉峰等公開的“基于線磁鏈的三相電勵磁雙凸極電機無位置傳感器方法”(中國，公開號：106100499A)專利通過反向導通相與非導通相之間的線電壓計算得到磁鏈特征量，并依據該磁鏈特征量的過零點確定換相點信息。

上述這些方法在獲取特征量過程中都需要同時用到電壓傳感器、電流傳感器，增大了電機控制器的體積。本發明通過提取電流量的特征信息，從脈沖注入、非導通相檢測角度提出了一種不需要電壓傳感器的混合勵磁雙凸極電機無位置控制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的缺陷，提出一種基于脈沖響應的混合勵磁雙凸極電機無位置控制方法，本發明的目的是不依賴機械位置傳感器獲得換相位置信息，有效減小電機驅動系統的體積，增大轉矩密度，提高系統可靠性。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

被控對象混合勵磁雙凸極電機的三相電樞繞組采用星形聯接方式，功率變換器采用三相全橋逆變器。標準角控制下采用兩相導通模式的基本原理具體指：混合勵磁雙凸極電機基本電感模型存在上升區、下降區、不變區三個階段，任意轉子位置總有兩相電樞繞組電感處于變化區，且變化方向相反，另一相電樞繞組電感不變。其轉矩公式為:

其中T_p為單相的總轉矩輸出，i_p為相電樞電流，L_p為相繞組自感，i_f為勵磁電流，L_pf為勵磁繞組與相繞組互感，ψ_pm為相永磁磁鏈，θ為轉子位置角，p為A、B、C中的任一相。式中第二項為勵磁轉矩，由勵磁電流、電樞電流及互感變化率相互作用產生，因此在任意轉子位置給電感變化的兩相電樞繞組通入相應電流就可以產生連續的轉矩輸出，即在正勵磁情況下給處于電感上升區的繞組通以正電流，給處于電感下降區的繞組通以負電流。