[发明专利]基于脉冲注入的开关磁阻电机无位置传感器控制方法

权利要求书

1.基于脉冲注入的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，其特征在于：

在电感不饱和条件下，相绕组的电压方程可以由下式表示：

式中，u_m,i_m,L_m,R_m,ω和m分别代表相电压、相电流、相电感、绕组阻抗、电机转子的角速度以及电机的相数；

假设在检测电流注入区间内一共有n个开通周期，那么在t_n-1和t_n时刻时的相电压方程可以分别表示为：

由于检测脉冲是由滞环电流控制而产生的的，并且电流环宽非常小，因此在t_n-1和t_n时刻时的瞬态电流近似等于检测电流的参考电流值I_ref,即i_m(t_n-1)≈i_m(t_n)≈I_ref，因此可以得到

i_m(t_n-1)R_m≈i_m(t_n)R_m (4)

由于电机工作于低速，检测电流的幅值很小并且相邻两时刻的电感梯度近似相等，因此式(2)和(3)的第三部分可以被认为是相等的，即

考虑到功率开关管的压降与直流母线电压相比可以忽略不计，因此绕组两端的相电压可以被认为与母线电压相等，因此有

u_m(t_n-1)＝u_m(t_n)＝U_DC (6)

式中U_DC表示直流母线电压；

结合式(4)、(5)和(6)，采用式(2)减去式(3)可得

根据式(7)，相电流变化率和相电感之间存在如下关系：

假设在最后两个连续的开通周期内相应的电流上升时间分别为ΔT_n-1和ΔT_n，且检测电流的环宽为Δi，则一个开通周期内电流的变化量为2Δi，因此式(7)可以表示为

上式两边都除以2Δi，则式(10)可以被简化为

根据上式，相电感与检测电流的上升时间存在如下关系：

如果L_m(t_n-1)＜L_m(t_n),则ΔT_n-1＜ΔT_n (12)

如果L_m(t_n-1)＞L_m(t_n),则ΔT_n-1＞ΔT_n (13)

由此可知，检测电流的上升时间与相电感的值成正比，在转子的对齐位置之前，相电感的值是逐渐增加的，因此检测电流的上升时间也是逐渐增加的，所以存在ΔT₁ΔT₂…ΔT_n-1；在转子的对齐位置之后，相电感的值开始减小，因此检测电流的上升时间也是逐渐减小的，所以存在ΔT_n-1ΔT_n；综上可知，通过比较检测电流的两个相邻的上升时间即可确定转子的对齐位置；

最后，根据转子的对齐位置可以计算得到开关磁阻电机任意时刻的转子位置，从而实现开关磁阻电机无位置传感器控制运行。