[发明专利]一种基于磁阻特性坐标变换的开关磁阻电机位置预估方法

摘要

本发明公开了一种基于磁阻特性坐标变换的开关磁阻电机位置预估方法。该方法基于四个特殊位置的磁阻数据，根据相电压与相电流值对开关磁阻电机的位置进行预估。首先将转子位置划分为两个区域，区域Ⅰ转子位置角的平方与磁阻值呈一次函数关系，区域Ⅱ转子位置角的1/2次幂与磁阻值的1/4次幂呈二次函数关系。通过四个特殊位置的磁阻数据计算出拟合系数a、b、c、d、e。检测相电压与电流值，计算当前磁阻值，判断当前转子位置所处区域。若转子位置位于区域Ⅰ，则利用a、b计算当前位置，若转子位置位于区域Ⅱ，则利用c、d、e计算当前位置。该方法通过解析的方式对开关磁阻电机的位置进行预估，具有成本低、易于实现、适用性好等优点。

主权项

一种基于磁阻特性坐标变换的开关磁阻电机位置预估方法，其特征在于：将开关磁阻电机相磁阻与转子位置的关系曲线划分为两个区域，并针对不同区域分别采用一次函数与二次函数表示坐标变换后的磁阻特性与坐标变换后的转子位置角之间的关系，进而用于转子位置的求解，位置预估方法的实现步骤如下：步骤一：在开关磁阻电机相磁阻与转子位置的关系曲线中，将区间[θ0,θ1]定义为区域Ⅰ，[θ1,θa]定义为区域Ⅱ，在区域Ⅰ和区域Ⅱ中，定义四个特殊位置θ0、θ1、θhr、θa，其中θ0为非对齐位置，θa为对齐位置，θ1和θhr由公式θ1＝θa‑(βs+βr)/2和θhr＝θa‑βr/2计算得到，其中，βs和βr分别为电机的定子极弧和转子极弧；步骤二：测量上述四个特殊位置处的磁链特性数据，并计算相应的磁阻特性数据R0、R1、Rhr、Ra；将四个位置的磁阻数据代入系数a、b、c、d、e的解析表达式，计算出a、b、c、d、e五个系数，解析表达式为步骤三：检测导通相电压、电流值，代入磁阻解析表达式获得当前相磁阻值R，其中ψ(0)是初始磁链，u、i和r分别为开关磁阻电机的相电压、相电流和相电阻；步骤四：根据检测所得的相电流i，利用线性插值，计算得到当前相电流下θ1处磁阻值R1(i)；步骤五：若R≥R1(i)，表明转子位置位于区域Ⅰ，此时转子位置角的平方与磁阻呈一次函数关系，利用坐标变换后磁阻特性的一次函数表达式进行转子位置预估，一次函数表达式为R＝a(i)θ2+b(i)，此时转子位置角通过公式求解；步骤六：若R<R1(i)，表明转子位置位于区域Ⅱ，此时转子位置角的1/2次幂与磁阻的1/4次幂呈二次函数关系，利用坐标变换后磁阻特性的二次函数表达式进行转子位置预估，二次函数表达式为此时转子位置角通过公式求解；步骤七：如需进一步减小低电流下转子位置预估时引入的系统误差，采用多相磁阻特性代替单相磁阻特性进行预估，相选取原则为：根据各相电流的大小，选取相电流最大的相进行位置预估。