[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

说明书

本发明提出了一种基于脉冲注入的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，适用于不同相数的开关磁阻电机控制。该方法采用在开关磁阻电机非励磁相的退磁和闲置区间注入检测脉冲，通过比较脉冲响应电流的上升时间来估计转子的对齐位置。该方法能够适用于电流斩波控制策略和电压斩波控制策略，此外还能保证开关磁阻电机在变速变载条件下转子位置估计的准确性，具有良好的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于脉冲注入的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，尤其适用于各种相数的开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机是一种自同步电机，需要转子位置信息来保证电机的连续运转。位置传感器是提供转子位置信息的重要装置，但是位置传感器的安装会增加系统的成本和体积，不利于开关磁阻电机系统的集成化发展。此外无位置传感器易受潮湿、粉尘等恶劣环境的干扰而失效，从而降低了开关磁阻电机系统的可靠性。因此，开展开关磁阻电机无位置传感器控制研究成为了当前的研究热点。现有的开关磁阻电机无位置传感器控制方法主要有：1.电流波形法，该方法只适用于电流斩波控制策略，同时会产生负转矩；2.电感梯度法，该方法在不对齐位置附近会产生错误的转子位置估计影响转子位置估计的准确性；3.磁链法，该方法需要电机的电磁先验知识，计算复杂，占用内存大；4.脉冲注入法，该方法通常采用在电机的电感下降区和闲置区间注入检测脉冲来估计转子的特殊位置，但是它会产生大量的负转矩，影响电机的输出性能。因此，有必要提出一种适用于不同控制策略、不需要复杂的计算和电机的电磁先验知识且不会产生负转矩的开关磁阻电机无位置传感器控制方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的开关磁阻电机无位置传感器控制方法存在的问题，提出一种基于脉冲注入的开关磁阻电机无位置传感器控制方法。

本发明提出的无位置传感器控制方法为：

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；