[发明专利]基于重叠相电感的开关磁阻电机无位置传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种重叠相电感的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，对于三相电机，分别检测三相电感两端的电压值和电流值，通过虚拟磁链法确定三相电感：采用一阶傅里叶级数拟合三相电感波形，利用相重叠区间重叠相的电感，得到第三相的电感；将确定的三相电感值带入拟合的三相电感的直流分量与三相电感的对应关系，得到三相电感的直流分量和基波分量幅值；采用CLARK坐标变换，得到两相静止坐标系上α，β轴电感，从而得到转子位置信息。四相电机的控制流程与三相类似。本发明不需要引入位置传感器，无需脉冲注入，无负转矩产生，提高了系统的稳定性和可靠性，而且也无需预知电机参数和测算磁链表格，节省了控制器的存储空间。

技术领域

本发明属于开关磁阻电机领域，更具体地，涉及一种基于重叠相电感的开关磁阻电机无位置传感器控制方法。

背景技术

开关磁阻电机采用双凸极结构，不需要永磁材料，机械结构简单、坚固、耐用，多用于高速、高温等工作环境恶劣的场所。在航空航天、纺织机械、电动汽车等领域具有良好的应用市场和应用前景。要保证开关磁阻电机高效和稳定的运行，需通过位置传感器实时获得转子位置信息，但位置传感器的引入不仅增加了系统的成本和复杂度，而且在一定程度上降低了系统的可靠性和应用场合，限制了开关磁阻电机在极端环境下的使用。为了进一步提高开关磁阻电机控制系统的稳定性和可靠性，无位置传感器控制技术成了必不可少的研究方向。

开关磁阻电机常用的无位置控制方法是脉冲注入法和磁链表格法，脉冲注入法不仅会有负转矩产生，且在较高转速的情况下，脉冲注入数量有限，无法准确的获得位置信息，也无法有效的执行换向逻辑。磁链表格法需提前知道电机参数，且需离线测算出表格，预存的磁链表格也会浪费控制器的存储空间，方法较为复杂且不具有普遍适用性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于重叠相电感的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，旨在解决现有开关磁阻电机的控制技术中无位置传感器方案由于高速注入脉冲数量有限导致获得的转子位置信息可靠性低、以及磁链表格需要离线测算并占用控制器存储空间的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种针对三相磁链开关磁阻电机的基于重叠相电感的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，包括以下步骤：

(1)分别在不同时刻检测三相电感两端的电压值和电流值，通过虚拟磁链法确定开关磁阻电机的三相电感L_a、L_b和L_c：

其中，U_k为三相电感两端的电压值，i_k为三相电感两端的电流值，R_k为电机绕组上电阻的阻值，k＝a，b，c；

(2)采用一阶傅里叶级数拟合三相电感波形，其形式如下：

利用相重叠区间重叠相的电感，第三相的电感由三相电感直流分量所得，三相电感可表示为：

其中，L_dc为三相电感的直流分量，L_dc对于三相电感L_a、L_b和L_c而言值相同，L₁为三相电感的基波分量幅值；

(3)将步骤(1)中确定的三相电感值带入步骤(2)中得到的三相电感的直流分量与三相电感的对应关系，得到三相电感的直流分量和三相电感的基波分量幅值，由此确定同一时刻的三相电感；

(4)对三相电感采用CLARK坐标变换，其公式如下：