[发明专利]基于端电压滤波的三相电励磁双凸极电机无位置传感器方法

说明书

本发明公布了一种基于端电压滤波的三相电励磁双凸极电机无位置传感器控制方法，本发明根据双凸极电机的三相反电势基波下降沿过零点位置与换相点位置重合的特点，端电压可以反映反电势的变化规律，本发明通过检测三相电励磁双凸极电机的三相端电压并进行滤波得到端电压的基波，通过坐标变换消除端电压中直流分量带来的影响并进行相位补偿，使端电压基波下降沿过零点与反电势重合，即与换相点位置重合。为了能准确提取端电压中的基波，根据转速设置不同特征角频率的滤波器进行滤波。该发明克服了单一滤波器下不能很好提取端电压基波的弊端，设置多套滤波器来实现转速的较宽范围变化，可在数字控制器中实现，是一种易实现的无位置传感器控制方法。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其是一种电励磁双凸极电机无位置传感器控制方法。

背景技术

双凸极电机(doubly salient motor，DSM)是上世纪90年代出现的一种新型可控交流调速磁阻类电机，定转子均为凸极结构，其转子上无绕组，结构简单，可靠性高，控制灵活，在航空、新能源等领域有着广阔的应用前景。在双凸极电机的电动控制过程中，需要通过安装位置传感器来获得转子准确的位置信息，以实现准确换相。但位置传感器的引入会增加系统的复杂性，给系统的安装调试带来了不便，限制了其应用范围，因此研究DSEM无位置传感器运行技术具有重要意义。

目前国内外对电励磁双凸极电机无位置传感器技术的研究甚少，由于电励磁双凸极电机与开关磁阻电机(switched reluctance motor，SRM)的结构类似，针对双凸极电机所采用的方法大都参考SRM的无位置传感器技术。当前对于电励磁双凸极电机的无位置传感器技术研究多数是通过提取理论换相位置处端电压、相电压或线电压的特征值来实现换相点的检测。张海波等公开的“一种用于三相电励磁双凸极电机的高速无位置传感器运行技术”(中国，公开号：103595320A)专利通过将三相端电压进行坐标变换而重构反电势过零点进行换相，该方法只对采集的端电压进行轻度滤波，重载时重构的反电势过零点位置易受电流斩波影响。赵耀等公开的“一种基于非导通相端电压坐标变换的三相电励磁双凸极电机高速无位置控制策略”(中国，公开号：103684138A)专利通过对轻度滤波后的三相端电压进行坐标变换，然后检测当前上管导通相的端电压过零点来判断换相点，该方法在转速较低时对端电压滤波效果差，坐标变换后不易捕捉过零点，容易误换相，只适用于转速较高时的双凸极电机的无位置传感器技术实现。

上述方法提取的都是电压量的特征信息，都是对端电压进行轻度滤波，但未提及端电压基波这一特征量，本发明通过对端电压进行深度滤波，提取端电压基波在进行过零点的检测与判断，并针对调速范围小的缺点进行了改进，提出了一种基于端电压滤波的三相电励磁双凸极电机的无位置传感器技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有无位置传感器技术的缺陷，提供一种基于端电压滤波的无位置传感器控制方法，并设置多套可实现软切换的滤波器，根据转速不同进行分区滤波，从而实现电励磁双凸极电机无位置传感器状况下能够准确换相，稳定运行，并能实现转速在较宽范围内变化。

技术方案：

为实现上述功能，本发明提出了一种基于端电压滤波的三相电励磁双凸极电机无位置传感器控制方法，主要包括如下步骤：

1)电机工作在双拍模式下，采用三相全桥电路给电机供电，开关管控制策略采用固定斩波频率的PWM-ON控制，即上桥臂开关管采用PWM控制，下桥臂开关管一直导通，同时检测三相端电压、三相相电流以及估算当前转速；

2)根据步骤1)中估算得到的转速选择对应特征角频率的滤波器，对三相端电压进行滤波，主要滤除其二次及二次以上谐波分量，滤波器采用四阶滤波器，由两个二阶滤波器组成；