[发明专利]一种两相开关磁阻电机无位置传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种两相开关磁阻电机无位置传感器控制方法，其属于电机控制的技术领域。本发明基于特殊相数，针对不同的转速范围采用了相应算法，其中，在中低速运行时采用一种阈值动态更新的高频脉冲注入法，该算法在特定位置设定阈值并通过计算转速对其进行动态调节以扩大传统算法的估计范围，且无需对转子位置进行分区；中高速运行下采用检测多类电感拐点的电流梯度法，该算法采集相电流进行识别与微分计算、捕获梯度跃变点并发出检索脉冲、计算转速并递推补偿以得到转子位置，该跃变点通常发生在转子位于最小电感始端，最小电感末端及最大电感始端等多类电感拐点处。不同速度范围下的算法通过设定转速阈值与相应标志位实现切换，最终实现全速域范围内两相开关磁阻电机的无位置传感器控制。

技术领域

本发明公开一种适用于两相开关磁阻电机运行的无位置传感器控制方法，其属于电机控制的技术领域。

背景技术

开关磁阻电机(switched reluctance motor, SRM)调速系统兼有直流调速和交流调速的优点，具有广泛的应用前景。两相SRM作为整个开关磁阻电机系列的一种，具有更多明显的优势，结构进一步简化且电机和控制器成本进一步降低，连线减少，槽空间增大等等，因此，在单向高速调速系统中采用两相SRM可以极大降低系统复杂度与控制成本。

电机绕组在精确的转子角度位置完成换相是保证SRM高效运行的关键，无位置传感器控制策略可以替代位置传感器以提高系统的可靠性，同时降低系统复杂度，加快SRM在各种领域的实用化进程。但是目前针对SRM无位置传感器控制技术的研究主要集中在三相及其他常规相数结构，在该类结构中，通常将高频脉冲注入未导通相，并采样多个未导通相的脉冲电流信号进行逻辑运算以确定转子的实时位置。而在两相SRM的运行过程中，仅有单个未导通相的电流信号可供采样分析，所以现有无位置传感器控制方法无法直接应用于两相结构。鉴于此，本发明提出一种适用于两相SRM的无位置传感器控制算法，该方法在中低速运行阶段采用一种实时更新阈值的高频脉冲注入法，在中高速阶段结合多类电感拐点检测电流梯度，并通过设定转速阈值及相应标志位实现两相SRM的全速域无位置传感器控制。

发明内容

本发明针对两相SRM提出一种两相开关磁阻电机无位置传感器控制方法，该方法在电机处于中低速运行阶段，采用一种阈值动态更新的高频脉冲注入法预测转子位置，无需对转子位置进行分区且削弱电机运动反电势对控制精度的不利影响；在中高速阶段检测由各类电感拐点造成的绕组电流梯度跃变并根据其计算电机转速与转子位置，可以适应电机运行中的各类电流波形，控制方便灵活。本发明提出的控制方法应用于两相结构的SRM中可以实现全速域运行，并通过设定转速阈值与相应标志位实现低速与高速算法的平滑切换，同时，该控制策略无需建立电机精确的数学模型或添加额外的硬件设备，在少相数、低成本的基础上可以进一步提高驱动系统的可靠性。为实现上述技术目的，本发明采用如下的技术方案予以实现。

一种两相开关磁阻电机无位置传感器控制方法，包括如下步骤：

1、采用单相轮流导通的方式驱动开关磁阻电机，两相结构中每相导通电角度近似为π；

2、设定转速阈值，当转速低于阈值时采用电流阈值动态调节的高频脉冲注入法如步骤3中所示，反之采用基于多类位置点的电流梯度法如步骤4中所示；

3、克服反电势影响的高频脉冲注入法：

a.设定电流阈值，当关断相电流小于该阈值时选取固定频率及占空比，采用电压PWM方式在相应相注入高频脉冲；

b. 在脉冲注入控制信号的下降沿时刻采集脉冲电流峰值并保持到下次采样时刻；

c. 通过有限元仿真或实测得出电机的电磁特性并采用最小电感计算得到初始阈值；

d.比较脉冲电流峰值与阈值，在峰值不小于阈值的时刻发出位置检索脉冲；