开关磁阻电机控制方法技术

技术编号:14641832 阅读:508 留言:0更新日期:2017-02-15 16:14
本发明专利技术披露了一种开关磁阻电机控制方法,具体地,一种磁阻电机中转子位置的控制方法。所述方法包括以下步骤:对相绕组供电至供电状态,以使转子相对于定子运动;在脉冲周期内,使相绕组在供电状态和续流状态之间转换,以产生多个相电流脉冲,其中,相电流在每个电流脉冲的续流周期内在续流状态下续流;对多个续流周期内的相电流变化率和相电流振幅进行采样;将相绕组断电;以及计算转子的角位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁阻电机中转子位置的无传感器监测及控制领域;尤其涉及开关磁阻电机,更尤其涉及低速开关磁阻电机,更尤其涉及相电流受斩波约束的低速开关磁阻电机。
技术介绍
在开关磁阻电机中,转子位置的相位励磁精确定时可能是获得最优性能的一个重要因素。转子位置传感器可以广泛用于开关磁阻电机中,用于监测转子位置。常规地,这种监测可以通过用光学或磁传感器检测安装在转子或电机轴上的特征来完成。磁阻电机中转子位置的控制可以基于转子位置相关数据。为了避免依赖传感器,形成了无传感器监测和控制方法。开关磁阻电机的无传感器监测方法可以包括信号注入法和直接相位测量法。信号注入法可以依靠诊断供电脉冲,例如,非扭矩产生的脉冲,其允许控制器监测诊断电流及电感的相应变化,从而计算出转子位置。一般地,信号注入法可以在起始速度或低速运行时比较有效,但在运行速度较高时可能严重影响电机性能。直接相位测量法可以依靠监测相电流和电压来确定转子位置。直接相位测量法可以利用相续流的概念。可以通过将相绕组两端的电压在一段时间内设定为0,在开关磁阻电机内产生相续流。在续流周期内,电流可以围绕绕组循环,并且磁通量可以是恒定的。EP0780966B1描述了一种磁阻电机中转子位置无传感器监测方法。所述方法包括确定绕组中电流可以设置为续流的特定点的电流变化率。所述点可以与转子和定子极对齐,从而使电流变化率预计为0。与预计变化率在大小与极性上的任何不同都可以表示转子位置没有与实际转子位置对齐,以及与预计位置相比靠前还是靠后。EP2712075披露了一种磁阻电机中转子位置的控制方法。所述方法涉及对相绕组供电,以使转子相对于定子运动,使电流在续流周期内续流通过相绕组,对相电流变化率及相电流振幅进行采样,将相绕组断电,以及计算转子的角位置。本专利技术至少部分针对改善或克服现有技术系统的一个或多个方面。
技术实现思路
第一方面,本专利技术描述了一种控制磁阻电机中转子位置的方法,所述磁阻电机包括定子、可以相对于所述定子运动的转子以及耦合至所述定子的至少一个相绕组。所述方法包括以下步骤:对相绕组供电至供电状态,以使所述转子相对于所述定子运动;在脉冲周期内,使所述相绕组在供电状态和续流状态之间转换,以产生多个相电流脉冲,其中,所述相电流在每个电流脉冲的续流周期内在续流状态下续流;对多个续流周期内的相电流变化率和相电流振幅进行采样;将所述相绕组断电;以及计算所述转子的角位置。第二方面,本专利技术描述了一种控制磁阻电机中转子位置的系统,所述磁阻电机包括定子、可以相对于所述定子运动的转子以及耦合至所述定子的至少一个相绕组。所述系统包括:开关,其对所述相绕组供电至供电状态,从而使所述转子相对于所述定子运动,并且,在脉冲周期内,使所述相绕组在所述供电状态和续流状态之间转换,以产生多个相电流脉冲,其中,所述相电流在每个电流脉冲的续流周期内在续流状态下续流;点火控制器,其构造为指令多个续流周期内相电流变化率和相电流振幅的采样;以及微处理器,其计算所述转子的角位置。附图说明结合以下各种实施例描述及附图,可以更充分地理解本专利技术的上述及其它特征和优势,其中:图1示出根据本专利技术的相供电模式下的不对称半桥;图2示出根据本专利技术的续流模式下的不对称半桥;图3示出根据本专利技术的断电模式下的不对称半桥;图4示出根据本专利技术的相电流波形图;图5示出多个脉冲相电流波形图,其中标出了相电流变化率和相电流振幅的采样点;图6示出单个脉冲周期内采样电流比与时间的关系图;图7示出给定电机速度的情况下,参考转子角和电流比的关系示例图;图8示出转子角随时间的变化图;以及图9示出根据本专利技术的控制电路示意图。具体实施方式本专利技术主要涉及一种用于监测和控制磁阻电机内转子位置的方法和系统。图1-3示出开关磁阻电机11三种运行模式下的示例性不对称半桥功率变换器电路10,开关磁阻电机11包括定子12,定子12包括至少一个定子极13,以及转子14,转子14包括至少一个转子极15。相绕组W可以连接在开关S1和开关S2之间,其中,开关S1与二极管D1相联,开关S2与二极管D2相联。在一个实施例中,开关磁阻电机11可以包括多个相绕组W。多个相绕组W可以设置在多个定子极13上。本专利技术的方法可以在开关磁阻电机11中实施,其中,转子14可以相对于定子12运动。至少一个转子极15可以相对于至少一个定子极13运动。至少一个相绕组W可以耦合至定子12,以控制转子位置。在一个实施例中,多个相绕组W可以耦合至定子12,以控制转子位置。所述方法可以包括以下步骤:对相绕组W供电至供电状态,以使转子14相对于定子12运动;在脉冲周期P内,使相绕组W在供电状态和续流状态之间转换,以产生多个相电流脉冲,其中,电流在每个电流脉冲的续流周期F内在续流状态下续流;对多个续流周期内的相电流变化率和相电流振幅采样;将相绕组W断电;以及计算转子14的角位置。续流周期F可以具有可变时长。续流周期F的可变时长可以取决于控制器。在一个实施例中,续流周期F的可变时长可以取决于电机速度、转子位置及上下阈值电流。在可选实施例中,当相电流遇到滞后电流斩波时,续流周期F可以具有可变时长。续流周期F可以具有可变时长,从而独立于施加的电流、相电感变化和速度,在整个供电循环中保持恒定电流带。在进一步的实施例中,续流周期F可以具有固定时长。续流周期F的固定时长可以取决于控制器。参见图1,相绕组可以通过闭合电路10中的开关S1和S2从直流电源供电,从而使电流可以流经相绕组W,使转子14相对于定子12运动。当开关S1和S2闭合时,相绕组W可以处于供电状态。参见图2,当开关S1和S2中的任意一个断开时,相绕组W可以处于续流状态。在续流状态下,相电流可以在每个续流周期F内续流通过相绕组W。开关磁阻电机中的续流电流是众所周知的。可以通过将开关磁阻电机的相绕组两端的电压设定为0来影响经过相绕组W的续流电流。可以通过设置跨越相绕组两端的短接通路将电压设置为接近0,从而使电流围绕相绕组循环。当用约束和脉冲相电流低速运行开关磁阻电机11时,续流可以用于降低开关损耗。少量续流可以通过其在高速运行时的电流剖析能力,减少噪音产生。参见图3,可以通过均断开电路10中的开关S1和S2将相绕组W断电,从而没有电流可以流经相绕组W。当开关S1和S2断开时,相绕组W可以处于断电状态。在断电状态下,电流将通过D1和D2流经相绕组W,直到开关磁阻电机11内的磁通量下降为0。图4示出作为非限定性实例的6/4电机相电流波形图。对于初始相位的低速磁阻电机来说,脉冲相电流波形图可能是典型的。可以在绕组W(未示出)两端施加电压。施加的电压可以在相对较短的时间间隔内迅速增加相电流。相绕组W可以处于供电状态。电感可以很小,几乎恒定。在一个实施例中,可以在转子14相对于定子12的未对齐位置A处在绕组W两端施加电压。在未对齐位置A处,至少一个转子极15可以不与至少一个定子极13对齐。未对齐位置可以限定为转子极15恰好处于两个定子极13正中间的位置。在所述示例性6/4电机中,未对齐位置A可以呈45度、135度、225度及315度。未对齐位置A对于具有特定定子极/转子极构造的电机来说是特定的。例如,在8/6电机中,未对齐位置A可以呈60度分开。在可选实施例中,相绕组W本文档来自技高网
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<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/60/201610603425.html" title="开关磁阻电机控制方法原文来自X技术">开关磁阻电机控制方法</a>

【技术保护点】
一种控制磁阻电机中转子位置的方法,所述磁阻电机包括定子(12)、能相对于所述定子(12)运动的转子(14),以及耦合至所述定子(12)的至少一个相绕组(W),所述方法包括以下步骤:对所述相绕组(W)供电至供电状态,以使所述转子(14)相对于所述定子(12)运动;在脉冲周期(P)内,使所述相绕组(W)在所述供电状态和续流状态之间转换,以产生多个相电流脉冲,其中,所述相电流在每个电流脉冲的续流周期(F)内在所述续流状态下续流;对多个续流周期(F)内的相电流变化率和相电流振幅进行采样;将所述相绕组(W)断电;以及计算所述转子(14)的角位置。

【技术特征摘要】
2015.07.28 EP 15178610.01.一种控制磁阻电机中转子位置的方法,所述磁阻电机包括定子(12)、能相对于所述定子(12)运动的转子(14),以及耦合至所述定子(12)的至少一个相绕组(W),所述方法包括以下步骤:对所述相绕组(W)供电至供电状态,以使所述转子(14)相对于所述定子(12)运动;在脉冲周期(P)内,使所述相绕组(W)在所述供电状态和续流状态之间转换,以产生多个相电流脉冲,其中,所述相电流在每个电流脉冲的续流周期(F)内在所述续流状态下续流;对多个续流周期(F)内的相电流变化率和相电流振幅进行采样;将所述相绕组(W)断电;以及计算所述转子(14)的角位置。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述多个续流周期(F)包括至少最后三个续流周期(F)。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述多个续流周期(F)包括至少最初三个续流周期(F)。4.根据权利要求1、2或3所述的方法,其中,所述多个续流周期(F)包括所述多个电流脉冲(P)的每个续流周期(F)。5.根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中,计算所述转子(14)的角位置的步骤包括:通过将采样相电流变化率和相电流振幅与参考相电流变化率和相电流振幅相比较,确定转子位置的角误差的步骤。6.根据权利要求5所述的方法,其中,计算所述转子(14)的角位置的步骤进一步包括:计算所述相电流梯度变化率与相应相电流振幅的比率。7.根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中,相电流变化率和相电流振幅的采样在所述续流周期(F)恰好或接近结束时执行。8.根据权利要求6所述的方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·拉特利奇S·瓦金斯
申请(专利权)人:珀金斯发动机有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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