[发明专利]一种基于母线电流传感器的开关磁阻电机相电流重构方法

说明书

本发明公开了一种基于母线电流传感器的开关磁阻电机相电流重构方法。开关磁阻电机驱动系统中模块化功率变换器由一个三相全桥开关模块和一个半桥开关模块组成，电机绕组呈星形连接且中线引出。该方法仅需要一个母线电流传感器，通过给开关管注入一个PWM信号，将母线电流解耦，实现相电流重构。本发明所述相电流重构方法可得到完整的相电流波形，减少了电流传感器和模数转换器通道个数，所采用的模块化功率传感器有利于降低驱动系统的成本、提高系统的集成度和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于母线电流传感器的开关磁阻电机相电流重构方法，属于电机控制领域。

背景技术

开关磁阻电机功率变换器的主要功能是为开关磁阻电机供电、为绕组储能提供回馈路径。开关磁阻电机驱动系统的性能和成本除电机本体之外很大程度上取决于功率变换器和传感器件。使用产量高、技术成熟的功率开关模块能够有效提高驱动系统的集成度，降低系统成本、体积和重量。然而，为达到良好的控制效果，传感器件必不可少。对于n相开关磁阻电机，一般需要n个电流传感器；开关磁阻电机相数越多，所需电流传感器个数也越多，驱动系统的成本、体积及复杂度都会提高，可靠性大大降低。基于母线电流传感器的电机相电流重构是减少电流传感器个数的方法之一，常见于交流电机控制领域。例如电压源逆变器驱动的交流电机，通过调节脉冲宽度调制信号，确保母线电流传感器可以检测到整个控制周期内的所有相电流。文献“Single-sensor current regulation in switchedreluctance motor drives”首先提出基于开关磁阻电机的相电流重构方法，采用的功率变换器能够将各相退磁电流从母线中分离出来，但该方法控制十分复杂。文献“Phasecurrent reconstruction of switched reluctance motors from dc-link currentunder double high-frequency pulses injection”在文献“Single-sensor currentregulation in switched reluctance motor drives”的基础上，提出了一种高频脉冲注入法来重构各相电流，将两个高频脉冲分别注入到功率变换器下桥臂的两个不同开关管，从而进行相电流重构。由于功率变换器拓扑结构特殊，退磁电流无法重构，导致重构出的相电流不完整，无法应用于先进的控制方法，如直接瞬时转矩控制。此外，该功率变换器没有采用标准的功率开关模块，系统集成度不高。

发明内容

本发明提供了一种基于开关磁阻电机模块化功率变换器的相电流重构方法，仅需要一个母线电流传感器，在不改变模块化功率变换器结构的基础上，通过给开关管注入PWM信号，将母线电流解耦，实现相电流重构。该方法能够得到完整的相电流波形，减少电流传感器个数，提高电机可靠性和系统集成度，降低驱动系统的成本、重量、体积及复杂度。

本发明所述的模块化功率变换器由一个三相全桥开关模块和一个半桥开关模块组成；三相全桥开关模块包括一到六号开关管T1～T6，一到六号二极管D1～D6；六个开关管T1～T6和六个二极管D1～D6组成上下三个桥臂，三个上桥臂分别由开关管T1，T3，T5和二极管D1，D3，D5组成，三个下桥臂分别由开关管T2，T4，T6和二极管D2，D4，D6组成；所述的半桥开关模块包括七号开关管T7，八号开关管T8，七号二极管D7和八号二极管D8，开关管T7和二极管D7组成一个上桥臂，开关管T8和二极管D8组成一个下桥臂；三相全桥开关模块和半桥开关模块的每个上桥臂接直流电源正端，下桥臂接直流电源负端；三相全桥开关模块的三个上下桥臂连接处引出线分别与开关磁阻电机三相绕组相连，半桥开关模块的上下桥臂连接处引出线与开关磁阻电机三相绕组连接点N相连。