[发明专利]一种基于母线电流传感器的开关磁阻电机相电流重构方法

摘要

本发明公开了一种基于母线电流传感器的开关磁阻电机相电流重构方法。开关磁阻电机驱动系统中模块化功率变换器由一个三相全桥开关模块和一个半桥开关模块组成，电机绕组呈星形连接且中线引出。该方法仅需要一个母线电流传感器，通过给开关管注入一个PWM信号，将母线电流解耦，实现相电流重构。本发明所述相电流重构方法可得到完整的相电流波形，减少了电流传感器和模数转换器通道个数，所采用的模块化功率传感器有利于降低驱动系统的成本、提高系统的集成度和可靠性。

主权项

1.一种基于母线电流传感器的开关磁阻电机相电流重构方法，其特征在于：模块化功率变换器由一个三相全桥开关模块和一个半桥开关模块组成；三相全桥开关模块包括一到六号开关管T1～T6，一到六号二极管D1～D6；开关管T1，T3，T5和二极管D1，D3，D5分别组成三个上桥臂，开关管T2，T4，T6和二极管D2，D4，D6分别组成三个下桥臂；半桥开关模块包括七号开关管T7，八号开关管T8，七号二极管D7和八号二极管D8，开关管T7和二极管D7组成一个上桥臂，开关管T8和二极管D8组成一个下桥臂；三相全桥开关模块和半桥开关模块每个上桥臂接直流电源正端，下桥臂接直流电源负端；三相全桥开关模块的三个上下桥臂连接处引出线分别与开关磁阻电机三相绕组相连，半桥开关模块的上下桥臂连接处引出线与开关磁阻电机三相绕组连接点N相连；开关磁阻电机驱动系统仅需要一个母线电流传感器，通过给开关管注入一个PWM信号，将母线电流解耦，实现相电流重构；单相励磁时，通过向三相全桥开关模块中的两个开关管注入PWM信号，得到励磁相的电流，再通过计算便可得到另一相的电流；两相重叠导通时，可通过母线电流传感器直接得到其中一相的电流，而另一相的电流可以通过向半桥开关模块中的一个开关管注入PWM信号得到；定义开关磁阻电机A、B、C三相绕组的开通角为θonA、θonB、θonC，关断角为θoffA、θoffB、θoffC，转子位置角为θ，脉冲数为n，励磁电源电压为Vd，母线电流为idc，A、B和C三相绕组电流分别为ia、ib、ic，各相导通角存在重叠，且励磁顺序为BA→A→AC→C→CB→B→BA；所述重构方法的实现过程如下：当θonA≤θ<θoffB时，A相导通，B相未关断，T1、T6同时导通，此时A、B两相绕组串联励磁，A相电流ia＝idc；此时给开关管T7注入PWM信号，当T7开通时，B相绕组通过两条路径励磁：一条为+Vd→T7→B相绕组→T6→‑Vd，另一条为+Vd→T1→A相绕组→B相绕组→T6→‑Vd，此时B相电流ib＝‑idc；当θoffB≤θ<θonC时，B相关断，T1、T8同时导通，此时A相绕组单独励磁，B相绕组退磁，母线电流idc＝ia+ib；此时给T1、T8注入PWM信号，当T1、T8关断时，A相绕组通过两条路径退磁：一条为‑Vd→D2→A相绕组→D7→+Vd，另一条为‑Vd→D2→A相绕组→B相绕组→D5→+Vd；第n个脉冲周期低电平时，T1、T8关断，A相电流ia(n)＝‑idc(n)，在下一个脉冲周期PWM低电平到来之前，T1、T8开通，母线电流仍为A、B两相电流和即idc(n+1)＝ia(n+1)+ib(n+1)，此时B相电流可以通过ib(n)≈idc(n)+idc(n+1)近似得到；当θonC≤θ<θoffA时，C相导通，A相未关断，T1、T4同时导通，此时A、C两相绕组串联励磁，C相电流ic＝‑idc；此时给开关管T8注入PWM信号，当T8开通时，A相绕组通过两条路径励磁：一条为+Vd→T1→A相绕组→T8→‑Vd，另一条为+Vd→T1→A相绕组→C相绕组→T4→‑Vd，此时A相电流ia＝idc；当θoffA≤θ<θonB时，A相关断，T7、T4同时导通，此时C相绕组单独励磁，A相绕组退磁，母线电流idc＝‑ia‑ic；此时给T7、T4注入PWM信号，当T7、T4关断时，C相绕组通过两条路径退磁：一条为‑Vd→D8→C相绕组→D3→+Vd，另一条为‑Vd→D2→A相绕组→C相绕组→D3→+Vd；第n个脉冲周期低电平时，T4、T7关断，C相电流ic(n)＝idc(n)，下一个脉冲周期PWM低电平到来之前，T4、T7开通，母线电流仍为A、C两相电流和即idc(n+1)＝‑ia(n+1)‑ic(n+1)，此时A相电流可以通过ia(n)≈‑idc(n)‑idc(n+1)近似得到；当θonB≤θ<θoffC时，B相导通，C相未关断，T5、T4同时导通，此时C、B两相绕组串联励磁，B相电流ib＝idc；此时给开关管T7注入PWM信号，当T7开通时，C相绕组通过两条路径励磁：一条为+Vd→T7→C相绕组→T4→‑Vd，另一条为+Vd→T5→B相绕组→C相绕组→T4→‑Vd，此时C相电流ic＝‑idc；当θoffC≤θ<θonA时，C相关断，T5、T8同时导通，此时B相绕组单独励磁，C相绕组退磁，母线电流idc＝ib+ic；此时给T5、T8注入PWM信号，当T5、T8关断时，B相绕组通过两条路径退磁：一条为‑Vd→D6→B相绕组→D7→+Vd，另一条为‑Vd→D6→B相绕组→C相绕组→D3→+Vd；第n个脉冲周期低电平时，T5、T8关断，B相电流ib(n)＝‑idc(n)，在下一个脉冲周期PWM低电平到来之前，T5、T8开通，母线电流仍为B、C两相电流和即idc(n+1)＝ib(n+1)+ic(n+1)，此时C相电流可以通过ic(n)≈idc(n)+idc(n+1)近似得到；当θonA≤θ<θoffB时，A相导通，B相未关断，T5、T2同时导通，此时A、B两相绕组串联励磁，A相电流ia＝‑idc；此时给开关管T8注入PWM信号，当T8开通时，B相绕组通过两条路径励磁：一条为+Vd→T5→B相绕组→T8→‑Vd，另一条为+Vd→T5→B相绕组→A相绕组→T2→‑Vd，此时B相电流ib＝idc。