[發(fā)明專利]基于電感交點(diǎn)位置估算誤差自補(bǔ)償?shù)臒o傳感器控制方法

有效

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• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113507249B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫慶國;蘭天澤
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/24;H02P25/08;H02P25/092;H02P27/08
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 王海濱

本發(fā)明公開了一種基于電感交點(diǎn)位置估算誤差自補(bǔ)償?shù)臒o傳感器控制方法。對于三相N_s/N_r極開關(guān)磁阻電機(jī)，其三相電感曲線所在的一個機(jī)械周期內(nèi)存在6個電感交點(diǎn)，根據(jù)交點(diǎn)所對應(yīng)的三相電感大小邏輯關(guān)系依次觸發(fā)脈沖1～6作為特殊位置的檢測信號，磁路飽和時，三相電感交點(diǎn)發(fā)生偏移，靠近電感底部區(qū)域的交點(diǎn)1、3、5角度偏差較小忽略不計(jì)；靠近電感頂部區(qū)域的交點(diǎn)2、4、6角度偏差較大需要進(jìn)行補(bǔ)償，基于相鄰電感交點(diǎn)之間的角度間隔計(jì)算、補(bǔ)償交點(diǎn)2、4、6的角度偏差。該方法提出了角度偏差自補(bǔ)償及轉(zhuǎn)速估算方案，有效減小了磁路飽和對轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估算的影響，保證電機(jī)在無位置傳感器的情況下準(zhǔn)確換相與穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電感交點(diǎn)位置估算誤差自補(bǔ)償?shù)拈_關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法。

背景技術(shù)

開關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor，SRM)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速性能好、容錯能力高，在家用洗衣機(jī)、航空航天、機(jī)械紡織等方面應(yīng)用廣泛。開關(guān)磁阻電機(jī)的可靠運(yùn)行與高性能控制需要獲取準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置信息。目前一般采用機(jī)械位置傳感器如光電式、電磁式、霍爾傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速信息。這在一定程度上增加了整個電機(jī)控制系統(tǒng)的體積和成本，且在高溫、粉塵、潮濕等極端惡劣的環(huán)境下，位置傳感器容易發(fā)生故障。因此，無位置傳感器技術(shù)具有重要的研究價值。

近20年來，無位置傳感器技術(shù)的發(fā)展日益成熟。基于開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈、電流、電感與轉(zhuǎn)子位置角θ之間的映射關(guān)系，大量的無位置傳感器控制方案被提出。其中，基于電感交點(diǎn)的特殊位置檢測方法邏輯簡單、計(jì)算量小、無需額外的硬件及存儲空間，但實(shí)用價值不高。主要原因是受磁路飽和的影響，三相電感的交點(diǎn)會發(fā)生偏移，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估算誤差增大。交點(diǎn)偏移問題嚴(yán)重限制了該方案的推廣。如何對偏移點(diǎn)進(jìn)行精確的補(bǔ)償是解決該問題的關(guān)鍵。現(xiàn)有的解決方案大多基于復(fù)雜的離線檢測與函數(shù)擬合來計(jì)算、補(bǔ)償各交點(diǎn)的偏移誤差，不但難以實(shí)施，而且無法降低磁路飽和對轉(zhuǎn)速估算的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有方案所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于電感交點(diǎn)位置估算誤差自補(bǔ)償?shù)拈_關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法，以降低磁路飽和對轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速估算的影響，確保開關(guān)磁阻電機(jī)的準(zhǔn)確換相與穩(wěn)定運(yùn)行。

一種基于電感交點(diǎn)位置估算誤差自補(bǔ)償?shù)拈_關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制方法，包括如下步驟：

(1)設(shè)開通角至關(guān)斷角區(qū)間為導(dǎo)通區(qū)間，繞組導(dǎo)通區(qū)間采取電壓斬波控制模式，當(dāng)繞組關(guān)斷，退磁電流下降到一給定數(shù)值較小的閾值后采取電流斬波控制模式，將電流控制在一較小的上下限內(nèi)；

(2)采集開關(guān)磁阻電機(jī)的定子電流和端電壓，計(jì)算相電感，當(dāng)電流為0時，將電感設(shè)置為零，計(jì)算公式如下：

式中，L為相電感；U為端電壓；R為各相繞組阻值；i為相電流；t為時間；

(3)對于三相N_s/N_r極開關(guān)磁阻電機(jī)，其三相電感曲線所在的一個機(jī)械周期內(nèi)存在6個電感交點(diǎn)，磁路未飽和時，交點(diǎn)1～6所代表的特殊位置依次為 60°/N_r，120°/N_r，180°/N_r，240°/N_r，300°/N_r，0°；

(4)根據(jù)交點(diǎn)所對應(yīng)的三相電感大小邏輯關(guān)系依次觸發(fā)脈沖1～6作為特殊位置的檢測信號，磁路未飽和時，基于上述脈沖信號獲取準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息；

(5)磁路飽和時，三相電感交點(diǎn)發(fā)生偏移，靠近電感底部區(qū)域的交點(diǎn)1、3、 5角度偏差較小忽略不計(jì)；靠近電感頂部區(qū)域的交點(diǎn)2、4、6角度偏差較大需要進(jìn)行補(bǔ)償，基于相鄰電感交點(diǎn)之間的角度間隔計(jì)算、補(bǔ)償交點(diǎn)2、4、6的角度偏差；