[发明专利]一种基于换相点电流响应的电励磁双凸极电机起动加速无位置传感器方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电励磁双凸极电机无位置传感器控制方法，属于电励磁双凸极电机控制技术领域。 

背景技术

无位置传感器技术作为一种新颖的电机控制技术而被广泛应用于航空航天，工业信息等各个领域的研究中。对无位置传感器技术的研究，扩展了电励磁双凸极电机的应用范围，提高了电机系统的集成度，为电机在位置传感器容易受到干扰的场合的应用奠定了基础。 

电励磁双凸极电机结合了永磁电机和开关磁阻电机的优点，其转子上没有绕组和永磁体，结构简单，同时定子上用励磁绕组代替永磁体建立主磁场，励磁电流调节电压容易而广泛应用于军事，新能源等场合。 

目前还没有文献涉及电励磁双凸极电机的低速运行以及无迟滞起动的研究，电励磁双凸极电机与开关磁阻电机的结构类似，两者的数学模型也较为接近，因而对开关磁阻电机初始位置检测技术的研究具有借鉴价值。 

国内外学者对开关磁阻电机的转子静止和低速位置检测展开了大量的研究，研究方法大多是利用电机的相电流来估计磁链、自感、增量电感以及反电势等电磁特性参数，并利用这些电磁特性参数与位置角、相电流之间的非线性关系来间接获取转子位置信息，从而实现转子位置估计。高频脉冲注入法直接利用直流母线电压，无需外加激励源，静止时利用功率变换器给各相注入高频检测脉冲，低速运行时根据斩波电流以及向非导通相注入高频检测脉冲来实时检测转子电感变化趋势，进而判断转子位置。 

传统的注入脉冲法都可以实现开关磁阻电机静止和低速运行的转子位置检测，都需要实时检测各相的电流响应或者通过各相的电流响应计算电机的电感，然而电励磁双凸极电机与开关磁阻电机的主驱动电路拓扑不同，电励磁双凸极电机同一时刻有两相绕组串联导通，相与相之间存在耦合，在低速运行时若通过给不导通相注入脉冲来检测响应电流或者实时计算电感必然会使电机产生负转矩，造成电机无法平稳起动，同时，实时检测电流响应增加了运算量，降低了系统的效率。因此本专利提出一种利用换相点电流响应的方法来检测电励磁双凸极电机的换相位置，确保电机快速平稳无迟滞起动。 

发明内容

本发明在传统脉冲注入法基础上，结合电励磁双凸极电机的电磁特性，提出了一种新颖的基于脉冲电流响应法的电励磁双凸极电机初始位置与低速运行无位置传感器估计法，该方 法需要解决的问题是：克服传统的各种无位置法无法实现电机静止时准确位置检测以及低速运行时的无迟滞连接，可移植性差等弊端，得到一种简便容易实现的无位置传感器控制策略，为电励磁双凸极电机可靠起动和平稳运行奠定了基础。 

本发明为实现上述解决方案，采用如下技术策略： 

1)高频开关三种开关组合，即分别高频开关A相桥臂上管S₁和B相桥臂下管S₆、B相桥臂上管S₃和C相桥臂下管S₂、C相桥臂上管S₅和A相桥臂下管S₄，在高频开关时采样直流母线上的电流，分别得到S₁和S₆开关时的响应电流i₁，S₃和S₂开关时的响应电流i₂，S₅和S₄开关时的响应电流i₃，比较三个电流响应的幅值，确定初始位置转子所在的60°电角度范围区间，确定初始导通开关管组合，根据转子所在的区间距离换相点的电角度确定初始时固定脉宽信号作用在开关管上的时间； 

2)将步骤1)中确定的初始时固定脉宽信号时间作用到步骤1)中通过电流响应幅值判断的导通开关管组合上，电机开始旋转，固定脉宽信号结束后，经过死区时间，分别给刚才关闭的两个开关管和换相后需要开通的两个开关管高频脉冲信号，检测母线电流的大小，得到检测值i₁₁和i₂₂； 

3)将步骤2)中检测到的母线电流进行比较，若i₁₁小于i₂₂，即高频开关当前的两个开关管组合所得到的电流响应值小于换相后需要开通的两个开关管组合所得到的电流响应值，则继续给当前相固定脉宽信号，固定脉宽信号结束后，经过死区时间，再分别给刚才关闭的两个开关管和换相后需要开通的两个开关管高频脉冲信号，检测母线电流的大小，直到高频开关当前的两个开关管组合所得到的电流响应值大于换相后需要开通的两个开关管组合所得到的电流响应值；