[发明专利]横向磁通开关磁阻电机无位置传感器转子位置的测定方法

说明书

本发明公开了横向磁通开关磁阻电机无位置传感器转子位置的测定方法，设置电机初始位置角度，对A相施加高频脉冲电压；将电机初始位置角度增加一个步长依次计算各角度对应的电感值，得到A相角度—电感关系曲线；将一个机械角度周期内的电感曲线分为六区，采用二次多项式法进行拟合得到理想电感曲线，对理想电感曲线进行分析，选取合适的低阀值电感TL，根据每区内三相电感和TL之间的关系得到机械角度周期内的起动相逻辑；同时对三相注入高频脉冲电压算出三相电感值与起动相逻辑比对，确定起动相；将起动相的下一导通相注入高频脉冲电压达换相阀值后关断起动相导通下一相实现换相运行。本发明的有益效果是易于实现，精度较高。

技术领域

本发明属于开关磁阻电机无位置传感器转子位置检测技术领域，涉及开关磁阻电机无位置传感器转子位置的精确测定。

背景技术

横向磁通开关磁阻电机(Transverse Flux Switch Reluctance Motor简称TFSRM)具有转矩密度高、低速性能好、容错能力强、起动转矩大等特点，在电动汽车、风力发电及工业领域都具有广阔的应用前景，但仍具有许多领域有待探索。TFSRM电机的位置检测器实时检测转子位置，将采集的转子位置信号发送给控制器，由控制器对信号进行处理和解算，并产生相应的控制信号，驱动功率变换器中主开关管的导通和关断，以实现对电机的实时位置闭环控制，确保TFSRM电机不失步的同步运行。传统的位置检测器由光电传感器和齿盘构成，增加了电机的复杂程度，降低了电机的可靠性。为解决这一问题，Acarnley等人首先提出基于增量电感的转子无位置传感器检测方法，国内外不少学者也相继提出了许多新颖的转子无位置传感器检测方案，例如，Lumsdaine提出了模型观测器法。Lyons提出了磁链/电流法，国内学者詹琼华等人提出了简化磁链/电流法、电容式位置检测法，此外，还有激励相电感检测法、互感检测法以及测试线圈法等方案。

本发明在目前的研究基础之上提出了一种新的转子位置检测方法--低阀值电感分区法。该方法无需外加位置检测器，只需要根据检测电流间接得到转子的位置区间，实现无位置传感器转子位置检测。

发明内容

本发明的目的在于提供横向磁通开关磁阻电机无位置传感器转子位置的测定方法，解决了传统的电感分区法存在误导通现象和磁链法计算量大算法不易实现的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

(1)在MATLAB仿真环境中建立角度—电感模型，在(0°，11.25°)内取步长0.5°，同时电机初始位置角度设置为0°，对A相施加高频脉冲电压；

(2)利用电感-电压间公式当相电压和注入脉冲电压时间确定时，通过检测相电流即可得到A相电感值；其中U_k为第k相绕组电压，其中注入脉冲电压时间为Δt，相电流为Δi_k。

(3)将电机初始位置角度增加一个步长0.5°，依次计算各角度对应的电感值，得到A相在(0°，11.25°)内的角度—电感关系曲线；由于(0°，

22.5°)内的角度—电感关系曲线关于11.25°所在直线对称，进而得到(0°，

22.5°)内的角度—电感关系曲线；

(4)将一个机械角度周期内(0°，22.5°)的电感曲线分为六区，并对(3°，9°)范围内采用二次多项式法及拟合公式θ＝f(L)＝a₂L²+a₁L+a₀进行1-4次拟合，得到Ⅱ区角度-电感关系的理想电感曲线，进而得到各区对应的角度估算公式；其中f(L)为关于电感的拟合函数，L为电感，a₂、a₁、α₀为拟合函数的各相系数。

(5)对理想电感曲线进行分析，选取合适的低阀值电感TL，同时根据每区内三相电感和TL之间的关系，得到一个机械角度周期内的起动相逻辑；