一种开关磁阻电机的三相位置信号检测方法技术

一种开关磁阻电机的三相位置信号检测方法，在高速APC模式下，利用通用定时器TIM1输入捕获通道去检测A相霍尔位置信号HA，来捕获位置信号一个周期的时间间隔，将捕获值作为基准时间，根据APC模式下设定的三相开关角度值计算获得三相开关管的开关时间，定时器TIM2根据各相的开关时间开启计时进入中断，同时结合定时器TIM3来捕获A相的下降沿校准的方式，以此来控制并驱动功率变换器各相开关管的开通与关断，实现开关磁阻电机的运行。该方法可以避免其他磁环N、S极加工误差、电磁干扰等引起的霍尔位置信号偏差，达到磁阻电机三相霍尔位置信号精确检测的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关磁阻电机的位置信号检测方法，尤其涉及一种开关磁阻电机(SRM)的三相位置信号检测方法，属于电机控制

技术介绍
开关磁阻电机驱动系统具有结构简单、成本低、控制灵活、调速性能好等突出特点，是近30年随着电力电子器件和现代控制技术的发展而迅速发展的一种新型调速驱动系统。在宽广的速度和功率范围内都能保持较高的效率，使其在高性能应用领域如航空航天、电动车驱动、家用电器、工业等发挥了重要作用。在电动车等驱动系统应用中，驱动系统根据转子位置控制电机运行状态，因而开关磁阻电机的位置信号是各相主开关器件进行正确逻辑切换、确定绕组换相的基础，也为速度环提供了速度反馈信号。因此，位置信号的精确检测尤为重要。目前开关磁阻电机位置信号检测通常使用光电编码器和霍尔位置传感器，然而传统的位置信号检测过程中，由于码盘或磁环的加工精度、材料以及受环境因素温度、电磁干扰等的影响，使得三相位置信号出现误差，最终影响开关器件的开关误差。这种偏差对开关磁阻电机在高速运行状态时影响尤为明显，不仅会造成电机较大的振动，还会对电机的效率产生较大的影响。因此，需要一种精确的三相位置信号检测方式，来维持三相位置信号平衡，实现开关磁阻电机的可靠运行。
技术实现思路
本专利技术针对已有开关磁阻电机三相位置信号检测出现的误差而影响电动车等驱动系统性能的技术问题，提出了一种开关磁阻电机(SRM)的三相位置信号检测方法，该方法可以根据开关磁阻电机反馈的霍尔位置信号得到当前电机定转子的相对位置，从而实现SRM相应相限的开通，以驱动电机运行。特别适用于高速控制的场合，此时电机运行在角度位置控制(APC)模式下，精确的位置检测是实现电机正常运转的关键。该方法可以避免传统位置检测方法出现的位置信号偏差导致三相不平衡，引起电机性能问题，能够实现开关磁阻电机位置信号检测低误差，保持三相位置信号平衡，从而实现电机正确换向、可靠运行的效果，解决开关磁阻电机在电动车驱动系统中的应用问题。本专利技术采取的技术方案如下：一种开关磁阻电机的三相位置信号检测方法，开关磁阻电机以不对称半桥功率变换器作为电源，Aup、Bup、Cup信号分别为控制三相桥臂中上开关功率管栅极的信号，And、Bdn、Cdn为三相桥臂中下开关功率管栅极的驱动信号，功率变换器通过轮流开通或关断电机绕组接通电源，驱动电机运行，完成包括励磁、续流和回流的控制过程；在高速角度位置控制APC模式下，采用霍尔位置传感器采样开关磁阻电机的三相位置信号，并将三相位置信号送到微处理器CPU；其特征在于：根据开关磁阻电机反馈的霍尔位置信号得到当前电机定转子的相对位置，通过A相位置信号的上升沿捕获中断和A相下降沿触发中断校准的结合方式，实现磁阻电机三相霍尔位置信号的精确检测，达到开关磁阻电机相应相限的开通；具体方法是：利用CPU内置的通用定时器TIM1输入捕获通道去检测A相霍尔位置信号的上升沿，将捕获值作为基准时间，并且根据APC模式下设定的三相开关角度值，经过微处理器CPU中内置的计算、中断程序获得三相上下管的开关时间，再采用CPU内置的通用定时器TIM2根据各相的开关时间计时进入中断，得到开关功率管控制信号，同时加入CPU内置的通用定时器TIM3来捕获A相的下降沿实现校准，以此来控制并驱动功率变换器各相开关管的开通与关断，实现开关磁阻电机的运行。可采用以下步骤实现1)利用CPU内置的通用定时器TIM1的输入捕获通道去检测A相位置信号的两个上升沿，得到捕获值In1，把该捕获值作为电机旋转一个位置信号周期的基准时间；2)根据定时器TIM1的捕获值In1为电机转子转过45°角度，即一个位置信号周期所用的时间，计算得到电机的转子每转过1°所用时间In2；3)按照APC模式下设定的A相的开通、关断角度值θAon、θAoff和转子每转过1°所用时间In2，计算得到A相开关管的开通和关断时间In3、In4；4)根据APC模式下设定的B、C相的开通、关断角度值θBon、θBoff、θCon、θCoff，分别计算得到B、C相开关管的开通和关断时间In5、In6、In7、In8；5)定时器TIM2根据计算得到的各相开关管的开通和关断时间来设置的计时时间，从上升沿这个时间点开始计时进入中断，此时转子的位置为0°，若各相中开通或关断角度在0到22.5°之间，开通或关断相应的开关管；6)采用定时器TIM3的输入捕获通道去检测A相位置信号的下降沿，并将该下降沿的捕获值作为转子位置角22.5度之后计时的基准点；7)定时器TIM2根据计算得到的各相开关管的开通和关断时间来设置的计时时间，从下降沿这个时间点开始计时进入中断，此时转子位置为22.5°，若各相中开通或关断角度在22.5°到45°之间，开通或关断相应的开关管；8)若为其他多相开关磁阻电机，则每一相均采用上述相同的控制方法。所述步骤3)中根据设定的A相的开通、关断角度值θAon、θAoff和转子每转过1°所用时间In2，计算得到A相开关管的开通时间In3和关断时间In4：In3＝θAon*In2In4＝θAoff*In2本专利技术的优点及有益效果：1、本专利技术通过A相位置信号的上升沿捕获中断和A相下降沿触发中断校准的结合方式，可以避免其他磁环N、S极加工误差、电磁干扰等引起的霍尔位置信号偏差，达到磁阻电机三相霍尔位置信号精确检测的效果。2、本专利技术能够实现开关磁阻电机位置信号检测低误差，保持三相位置信号平衡，从而实现电机正确换向、可靠运行的效果，特别适用于磁阻电机高速运行于APC模式下霍尔位置信号的精确检测，避免传统位置信号检测中因铁氧体磁环加工等因素出现的误差导致电机性能降低的问题，解决开关磁阻电机在电动车驱动系统中的应用问题。3、本专利技术方法可以避免传统位置检测方法出现的位置信号偏差导致三相不平衡，引起电机性能问题，能够实现开关磁阻电机位置信号检测低误差，保持三相位置信号平衡，从而实现电机正确换向、可靠运行的效果，解决了开关磁阻电机在电动车驱动系统中的应用问题。4、本专利技术比传统直接位置检测方法中使用光电编码器或是霍尔位置传感器出现位置信号偏差，该检测方法具有更好的检测精度，也比检测出现误差后进行信号矫正等方法具有成本低、速度快的优点。附图说明图1是本专利技术高速开关磁阻电机位置信号检测方法的运行流程图；图2是应用本专利技术后整个开关磁阻电机控制系统结构图；图3是本专利技术中功率变换器所采用的不对称半桥电路结构图；图4是本专利技术中A相霍尔位置信号与三相开关信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关磁阻电机的三相位置信号检测方法，开关磁阻电机以不对称半桥功率变换器作为电源，Aup、Bup、Cup信号分别为控制三相桥臂中上开关功率管栅极的信号，And、Bdn、Cdn为三相桥臂中下开关功率管栅极的驱动信号，功率变换器通过轮流开通或关断电机绕组接通电源，驱动电机运行，完成包括励磁、续流和回流的控制过程；在高速角度位置控制APC模式下，采用霍尔位置传感器采样开关磁阻电机的三相位置信号，并将三相位置信号送到微处理器CPU；其特征在于：根据开关磁阻电机反馈的霍尔位置信号得到当前电机定转子的相对位置，通过A相位置信号的上升沿捕获中断和A相下降沿触发中断校准的结合方式，实现磁阻电机三相霍尔位置信号的精确检测，达到开关磁阻电机相应相限的开通；具体方法是：利用CPU内置的通用定时器TIM1输入捕获通道去检测A相霍尔位置信号的上升沿，将捕获值作为基准时间，并且根据APC模式下设定的三相开关角度值，经过微处理器CPU中内置的计算、中断程序获得三相上下管的开关时间，再采用CPU内置的通用定时器TIM2根据各相的开关时间计时进入中断，得到开关功率管控制信号，同时加入CPU内置的通用定时器TIM3来捕获A相的下降沿实现校准，以此来控制并驱动功率变换器各相开关管的开通与关断，实现开关磁阻电机的运行。...

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机的三相位置信号检测方法，开关磁阻电机以不对称半桥功率变换
器作为电源，Aup、Bup、Cup信号分别为控制三相桥臂中上开关功率管栅极的信号，And、Bdn、
Cdn为三相桥臂中下开关功率管栅极的驱动信号，功率变换器通过轮流开通或关断电机绕
组接通电源，驱动电机运行，完成包括励磁、续流和回流的控制过程；在高速角度位置控制
APC模式下，采用霍尔位置传感器采样开关磁阻电机的三相位置信号，并将三相位置信号送
到微处理器CPU；
其特征在于：根据开关磁阻电机反馈的霍尔位置信号得到当前电机定转子的相对位
置，通过A相位置信号的上升沿捕获中断和A相下降沿触发中断校准的结合方式，实现磁阻
电机三相霍尔位置信号的精确检测，达到开关磁阻电机相应相限的开通；具体方法是：利用
CPU内置的通用定时器TIM1输入捕获通道去检测A相霍尔位置信号的上升沿，将捕获值作为
基准时间，并且根据APC模式下设定的三相开关角度值，经过微处理器CPU中内置的计算、中
断程序获得三相上下管的开关时间，再采用CPU内置的通用定时器TIM2根据各相的开关时
间计时进入中断，得到开关功率管控制信号，同时加入CPU内置的通用定时器TIM3来捕获A
相的下降沿实现校准，以此来控制并驱动功率变换器各相开关管的开通与关断，实现开关
磁阻电机的运行。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机的三相位置信号检测方法，其特征在于，包括以
下步骤：
1)利用CPU内置的通用定时器TIM1的输入捕获通道去检测A相位置信号的两个上升沿，
得到捕获值In1，把该捕获值作为电机旋转一...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟锐，陈青，田洪益，孙伟锋，陆生礼，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32