[发明专利]一种新型无位置传感器的开关磁阻电机控制方法及系统

说明书

本发明涉及开关磁阻电机控制技术领域，公开了一种新型无位置传感器的开关磁阻电机控制方法及系统。方法的步骤包括：S1，实时获取开关磁阻电机的相电流和相应的相电压，并计算相磁链；S2，根据预先得到的转子位置角以及相磁链，计算出估计相电流值；S3，将估计相电流值和开关磁阻电机的相电流采样值作比较，得到误差函数；S4，采用滑模状态观测器微分方程计算得到电机转子转速；S5，根据误差函数和电机转子转速，采用sigmoid函数作为开关函数，计算出转子位置角。采用本发明的方法和系统，无需增加位置传感器，具有很强的鲁棒性，电机转速波动以及外加扰动都不会影响位置的检测。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机控制技术领域，具体而言，涉及一种新型无位置传感器的开关磁阻电机控制方法及系统。

背景技术

开关磁阻电机(Switched ReluctanceMotor，SRM)是一种先进的机电一体化装置，它具有结构简单、工作可靠、造价低廉、机体坚固、调速范围广、成本低、调速系统效率高、电机启动电流小、启动转矩大等优点，在工业应用中随着开关器件的逐渐推广备受青睐。

现有技术中，通常采用电流传感器与电压传感器分别采集电机开关磁阻的电压值与电流值，并利用电磁式、光电式、磁敏式等传感器获得转子位置信息，然后，根据电压值、电流值和位置信息控制电机开关磁阻的转速。这些方法虽然简单容易实现，但是传感器的安装和使用会增加系统成本和电机复杂度，实际应用过程中的额外电气连接、安装精度和外围信号干扰降低了系统的坚固性和可靠性，同时受到安装空间限制和机械校准问题的影响。无位置传感器技术已成为SRD系统的研究热点之一。

公开专利《一种采用全维状态观测器的开关磁阻电机无位置传感器速度计算方法》(公开号：CN106953554B)作为本发明最接近的现有技术，具体阐述了采用状态观测器来计算电机的转角和转速，使控制系统省去了位置传感器，在降低控制系统成本的同时提高系统的可靠性和抗干扰性，采用的控制算法包括比例积分控制算法以及角度位置控制算法。

但是现有方法中所采用的控制算法实现SRM换相控制时，因为其自身属性问题会有抖振现象，控制方法的鲁棒性不足，因此需要做出进一步的改进，提升无位置传感器的开关磁阻电机控制的鲁棒性。

发明内容

本发明的目的在于克服SRM控制过程中存在抖振现象的问题，改进了控制算法，提供了一种新型无位置传感器的开关磁阻电机控制方法及系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种新型无位置传感器的开关磁阻电机控制方法，包括以下步骤：

S1，实时获取开关磁阻电机的相电流和相应的相电压，并根据开关磁阻电机的相电流和相应的相电压计算相磁链；

S2，根据预先得到的转子位置角，以及相磁链，计算出估计相电流值；

S3，将估计相电流值和开关磁阻电机的相电流采样值作比较，得到误差函数；

S4，采用滑模状态观测器微分方程计算得到电机转子转速；

S5，根据误差函数和电机转子转速，采用sigmoid函数作为开关函数，计算出转子位置角，转子位置角用于控制开关磁阻电机的工作状态；

S6，循环执行步骤S1～S5，使得开关磁阻电机保持恒定的转速。

作为本发明的优选方案，步骤S1中，相磁链的计算公式为：

其中，Ψ_j^∧为j相电机磁链，v_j为j相电压，i_j为j相电流，r_j为j相电阻，τ是积分运算中的时间参数，t是积分时间的终止时刻。

作为本发明的优选方案，步骤S2中估计相电流值的计算公式为：