[发明专利]一种适合低速的开关磁阻电机无位置传感器方法

说明书

技术领域

发明涉及一种适合低速的开关磁阻电机无位置传感器方法，属于开关磁阻电机无位置传感器控制的技术领域。 

背景技术

开关磁阻电机具有结构简单坚固、效率高、容错性强、控制灵活等优点，并且价格低，因而备受关注，其应用领域已经涉及航空航天、油田、电动汽车、家用电器等，随着技术的逐渐成熟，已经显示出潜在优势和良好前景。 

电机的运行依赖于对转子位置的检测，安装位置传感器不仅增加了电机的成本，并且在特定的环境下会降低了系统的可靠性(由于高温、灰尘对于传感器的影响)。所以无位置传感器技术的研究意义重大，是目前SRM研究领域热点之一，许多学者在这方面做出了巨大贡献。各国学者提出了多种无位置方案，典型无位置技术方案有注入脉冲法、电流波形监测法、基于磁链法、互感电压法、磁链/电流法、观测器法、基于模糊神经网络控制的方案等。 

其中在电机低速运行时，注入脉冲法原理简单，且较易于实现。为了不增加硬件，在电机三相轮流导通(即每个时刻只有一相导通)的情况下，可以通过功率电路中开关管的高速开通与关断，来实现向非导通相注入电压脉冲。由于开关管开通时间很短，且转速较低，响应电流可表示为式(1)： 

Δi=v_busL(θ)ΔT---(1)]]>

其中，v_bus为母线电压，ΔT为注入脉冲的时间，L(θ)为相电感。如果向绕组中注入脉冲的时间ΔT固定，响应电流变化Δi与L(θ)电感成反比关系。在电机只有一相导通的情况下，并不需要转子每一个位置信息，只要能判断出电机换相位置是否来到即可。所以在某一相关断时，向该相中注入高频脉冲，然后对相应电流进行检测，当Δi大于设定的阀值时，就开通该相并关断上一导通相。图1所示为三相电感随转子位置的变化曲线，其中0°代表A相定子齿与转子槽对齐位置，22.5°代表A相定子齿与转子齿对齐位置；图2为整个周期向A相注入脉冲后响应电流的波形。当A相的响应电流达到阀值时，则代表A相已处于0°附近，此时即可开通A相，关断C相。这样，就可以实现不需要位置信号情况下的三相连续导通。 

但是该算法存在的缺点：由于随着母线电压的升高，相应地脉冲电流的幅值也会升高，这样就需要改变设定的阀值才能在想要的角度开通相应相，所以不适合调压控制的情况下运行；另外，该方法只适合于固定开通关断角，不能灵活控制，限制了其适用范围。基于以上缺点，本发明提出了根据三相电流斜率的变化来估算转子的位置，这种方法算法简单，可以调节开通、关断角，并且适用于变压调速的场合使用。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷提出了一种适合低速的开关磁阻电机无位置传感器方法，这种方法适用于电机低速斩波运行模式。通过向非导通相注入高频脉冲，在整个周期内检测三相电流上升斜率与下降斜率之差，这些离散的差值经过滤波后分别形成三条包络线，它们与电感存在着特定的关系，依靠这些包络线的交点就能来确定转子的位置，其他位置可以根据转速推算得出。 

该发明的技术方案包括以下几个步骤： 

适合低速的开关磁阻电机无位置传感器方法，其特征在于包含以下步骤： 

第一步：所述开关磁阻电机工作于低速斩波模式，通过向非导通相绕组注入高频脉冲后，使用三个电流传感器分别实时检测三相绕组电流，将所述检测到的三相绕组电流分别依次经过调理电路和AD转换模块后由微处理器计算得到电流斜率之差； 

第二步：将第一步所述的检测得到的电流斜率之差经过中值滤波后形成三条包络线； 

第三步：由三相包络线的交点得到电流斜率与特定的转子位置之间的关系表：