一种高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法及其系统，针对励磁相相电流的峰值时刻会与转子到达该励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间存在偏移量的实际情况，对传统的相电流梯度法中将励磁相相电流峰值时刻直接作为该励磁相定转子齿交叠点位置时刻的方法加以修正，以得到该励磁相正确的定转子齿交叠点位置,从而更加准确地估算出开关磁阻电机励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻，实现更为精准地高速无位置传感器开关磁阻电机控制。

A high speed sensorless switched reluctance motor control method and its system

The invention discloses a speed sensorless switched reluctance motor control method and system, the peak time for excitation phase current and rotor reaches the excitation phase offset between the actual situation of the rotor teeth overlapping point moment, the traditional method of phase current, excitation current phase gradient method the peak moment directly as the excitation phase of stator and rotor tooth overlapping point location time correction, to obtain the excitation phase correct rotor tooth overlap point, thus more accurate estimation of switched reluctance motor excitation phase on-off time and the next exciting phase of the opening time, to achieve a more accurate speed sensorless control of switched reluctance motor.

【技术实现步骤摘要】
一种高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法及其系统
本专利技术涉及开关磁阻电机，尤其涉及一种高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法及其系统，该方法能够通过查找表的方式，通过对从定转子齿交叠点位置到开通角、关断角位置定时时长进行修正，从而正确地估算开通和关断时刻。本专利技术能够在不使用位置传感器的情况下，较为精准地得到开关磁阻电机的开通关断时刻，用于电机控制。
技术介绍
开关磁阻电机具有很多优良的性能,如电机结构简单、成本低、运行可靠、调速范围宽、不消耗稀土资源，同时具备高效率、免维护等特性等等。但是开关磁阻电机中位置传感器的存在，极大地增加了开关磁阻电机的结构复杂性；而且位置传感器的安装调试非常的困难，极大地增加了开关磁阻电机的成本；同时，位置传感器的测量精度极易受到外界不良环境的影响，易损坏，这使得开关磁阻电机的可靠性降低。可见，位置传感器的存在极大地削弱了开关磁阻电机的优势，研究无位置传感器开关磁阻电机的需求非常的迫切。传统高速无位置传感器开关磁阻电机控制方法的工作原理为：开关磁阻电机励磁相相电流和电感变化关系图如图2所示。在转子的槽和定子的齿对齐的位置，该相的电感值最小；在转子的齿和定子的齿对齐的位置，该相的电感值上升到最大；对于建立的线性电感模型来说，在电感值上升的过程中，会在转子的齿和定子的齿交叠点的位置，有一个明显的拐点，称之为定转子齿交叠点。为了保证电机运转的效率，该相会在电感上升之前开通，该相的电流会逐渐上升，直至定转子齿交叠点位置附近，电流上升到一个峰值，随后电流将会下降。因此，传统的相电流梯度法中，在高速APC模式(通过导通角的调节，调节电动机的转矩实现调速的目的)下，将励磁相相电流峰值位置作为该相定转子齿交叠点位置。在检测到励磁相相电流峰值时，将角周期长度除以前后两次测得该相相电流峰值的时长，得到此时的角速度，然后将从定转子齿交叠点位置到该相关断角、下一相开通角位置的角度差除以此时的角速度，得到转子从该相定转子齿交叠点位置到该相关断角、下一相开通角位置所需时长。开启定时器，将计算得出的所需时长作为定时时长，从而估算出该相开通时刻和下一相关断时刻，实现无位置传感器开关磁阻电机控制。然而，在实际情况中，受开通角、角速度的影响，相电流的峰值位置与该相定转子齿交叠点位置之间是有一定偏移的。而在传统的高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法中，却将相电流峰值位置直接作为该相定转子齿交叠点位置，没有进行任何的修正，这将使得对开关磁阻电机的开通和关断时刻的估算出现较大的偏差，导致无位置传感器开关磁阻电机的稳定性与可靠性大大地降低。
技术实现思路
本专利技术针对上述因为开关磁阻电机中相电流峰值位置与该相定转子齿交叠点位置存在偏差，导致的传统相电流梯度法中对开通关断时刻估算不准确的问题，提出了一种通过查找表的方式对转子从定转子齿交叠点位置到该相关断角、下一相开通角位置定时时长进行修正的方法，能够提高无位置传感器开关磁阻电机的稳定性与可靠性。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法，开关磁阻电机的A、B、C三相依次轮流作为励磁相，基于相电流梯度法原理，在高速APC模式下，将励磁相相电流峰值时刻作为到达该励磁相定转子齿交叠点位置的时刻，在检测到该励磁相相电流峰值时，将该励磁相转子齿运行的长度除以前后两次该励磁相相电流达到峰值的时间差，得到此时的转子角速度，然后将从该励磁相定、转子齿交叠点位置到该励磁相关断角的角度差和定、转子齿交叠点位置到下一励磁相开通角位置的角度差分别除以此时的转子角速度，分别得到转子从该励磁相定转子齿交叠点位置到该励磁相关断角位置所需时长和转子从该励磁相定转子齿交叠点位置到下一励磁相开通角位置所需时长，开启定时器，将计算得出的两个所需时长分别作为定时时长，从而估算出该励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻；其特征在于：针对励磁相相电流的峰值时刻会与转子到达该励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间存在偏移量的实际情况，对将励磁相相电流峰值时刻直接作为该励磁相定转子齿交叠点位置时刻的方法加以修正，以得到该励磁相正确的定转子齿交叠点位置,从而更加准确地估算出开关磁阻电机励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻，实现更为精准地高速无位置传感器开关磁阻电机控制；修正方法如下：微控制器实时地检测励磁相相电流，当励磁相相电流值达到峰值时，将励磁相转子齿运行的长度除以前后两次该励磁相相电流达到峰值的时间差计算出此时的转子角速度，根据此时的转子角速度以及设置的励磁相开通角，通过查找存储的励磁相开通角、转子角速度和励磁相相电流峰值时刻与转子到达励磁相定、转子齿交叠点位置时刻之间偏移量的对应关系查找表，得出励磁相相电流峰值时刻与转子到达励磁相定、转子齿交叠点位置时刻之间的偏移量，然后，使用此偏移量对转子从励磁相定转子齿交叠点位置到励磁相关断角、下一励磁相开通角位置的两个所需时长进行修正，开启微控制器中的定时器，将修正后的两个所需时长作为定时时长，从而更加准确地估算励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻。所述建立并存储励磁相的开通角、转子角速度和励磁相相电流峰值时刻与转子到达励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间偏移量对应关系查找表的过程为：在使用位置传感器的情况下，首先输入励磁相的开通角给微控制器，微控制器控制开关磁阻电机运行并实时地检测励磁相相电流、转子的角度位置和角速度；当励磁相相电流达到峰值时，读取此时的时刻t1；当转子到达励磁相定转子齿交叠点位置时，读取此时的时刻t2；将t1与t2相减，计算出此时的偏移量；然后将输入的励磁相开通角、此时的转子角速度和偏移量存储起来；依次将三相中的另外两相作为励磁相，用上述方法分别检测出各励磁相在不同开通角和转子角速度的情况下所对应的相电流峰值时刻与转子到达该励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间的偏移量，并存储起来，从而建立各励磁相的开通角、转子角速度和相电流峰值时刻与转子到达相应励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间偏移量的对应关系查找表。所述对从励磁相定转子齿交叠点位置到励磁相关断角、下一励磁相开通角位置两个所需时长进行修正的过程为：控制器在检测到励磁相相电流值达到峰值时，将从励磁相定转子齿交叠点位置到励磁相关断角、下一励磁相开通角位置的角度差除以此时的角速度，计算得出转子从励磁相定转子齿交叠点位置到励磁相关断角、下一励磁相开通角位置所需时长；根据相应励磁相开通角和转子角速度，通过查找各相应励磁相的开通角、转子角速度和相电流的峰值时刻与转子到达相应励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间的偏移量对应关系查找表，得到相应励磁相的偏移量，将该偏移量与计算得出的转子从相应励磁相定转子齿交叠点位置到该相关断角、下一励磁相开通角位置所需时长相加，得到对转子从相应励磁相定转子齿交叠点位置到该相关断角、下一励磁相开通角位置的修正后的所需时长，开启定时器，将修正后的所需时长作为定时时长。励磁相开通角、转子角速度和对应励磁相相电流峰值位置角度拟合公式为：θmax＝k×θon×(ω-ωc)2+θc式中，θmax为励磁相相电流峰值位置角度；θon为励磁相开通角；ω为转子角速度；系数k、ωc和θc分别由Levenberg-Marquardt曲线拟合方法拟合得到。上述高速无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法，开关磁阻电机的A、B、C三相依次轮流作为励磁相，基于相电流梯度法原理，在高速APC模式下，将励磁相相电流峰值时刻作为到达该励磁相定转子齿交叠点位置的时刻，在检测到该励磁相相电流峰值时，将该励磁相转子齿运行的长度除以前后两次该励磁相相电流达到峰值的时间差，得到此时的转子角速度，然后将从该励磁相定转子齿交叠点位置到该励磁相关断角的角度差和定转子齿交叠点位置到下一励磁相开通角位置的角度差分别除以此时的转子角速度，分别得到转子从该励磁相定转子齿交叠点位置到该励磁相关断角位置所需时长和转子从该励磁相定转子齿交叠点位置到下一励磁相开通角位置所需时长，开启定时器，将计算得出的两个所需时长分别作为定时时长，从而估算出该励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻；其特征在于：针对励磁相相电流的峰值时刻会与转子到达该励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间存在偏移量的实际情况，对将励磁相相电流峰值时刻直接作为该励磁相定转子齿交叠点位置时刻的方法加以修正，以得到该励磁相正确的定转子齿交叠点位置,从而更加准确地估算出开关磁阻电机励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻，实现更为精准地高速无位置传感器开关磁阻电机控制；修正方法如下：微控制器实时地检测励磁相相电流，当励磁相相电流值达到峰值时，将励磁相转子齿运行的长度除以前后两次该励磁相相电流达到峰值的时间差计算出此时的转子角速度，根据此时的转子角速度以及设置的励磁相开通角，通过查找存储的励磁相开通角、转子角速度和励磁相相电流峰值时刻与转子到达励磁相定、转子齿交叠点位置时刻之间偏移量的对应关系查找表，得出励磁相相电流峰值时刻与转子到达励磁相定、转子齿交叠点位置时刻之间的偏移量，然后，使用此偏移量对转子从励磁相定转子齿交叠点位置到励磁相关断角、下一励磁相开通角位置的两个所需时长进行修正，开启微控制器中的定时器，将修正后的两个所需时长作为定时时长，从而更加准确地估算励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻。...

【技术特征摘要】
1.一种高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法，开关磁阻电机的A、B、C三相依次轮流作为励磁相，基于相电流梯度法原理，在高速APC模式下，将励磁相相电流峰值时刻作为到达该励磁相定转子齿交叠点位置的时刻，在检测到该励磁相相电流峰值时，将该励磁相转子齿运行的长度除以前后两次该励磁相相电流达到峰值的时间差，得到此时的转子角速度，然后将从该励磁相定转子齿交叠点位置到该励磁相关断角的角度差和定转子齿交叠点位置到下一励磁相开通角位置的角度差分别除以此时的转子角速度，分别得到转子从该励磁相定转子齿交叠点位置到该励磁相关断角位置所需时长和转子从该励磁相定转子齿交叠点位置到下一励磁相开通角位置所需时长，开启定时器，将计算得出的两个所需时长分别作为定时时长，从而估算出该励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻；其特征在于：针对励磁相相电流的峰值时刻会与转子到达该励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间存在偏移量的实际情况，对将励磁相相电流峰值时刻直接作为该励磁相定转子齿交叠点位置时刻的方法加以修正，以得到该励磁相正确的定转子齿交叠点位置,从而更加准确地估算出开关磁阻电机励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻，实现更为精准地高速无位置传感器开关磁阻电机控制；修正方法如下：微控制器实时地检测励磁相相电流，当励磁相相电流值达到峰值时，将励磁相转子齿运行的长度除以前后两次该励磁相相电流达到峰值的时间差计算出此时的转子角速度，根据此时的转子角速度以及设置的励磁相开通角，通过查找存储的励磁相开通角、转子角速度和励磁相相电流峰值时刻与转子到达励磁相定、转子齿交叠点位置时刻之间偏移量的对应关系查找表，得出励磁相相电流峰值时刻与转子到达励磁相定、转子齿交叠点位置时刻之间的偏移量，然后，使用此偏移量对转子从励磁相定转子齿交叠点位置到励磁相关断角、下一励磁相开通角位置的两个所需时长进行修正，开启微控制器中的定时器，将修正后的两个所需时长作为定时时长，从而更加准确地估算励磁相的关断时刻和下一励磁相的开通时刻。2.根据权利要求1所述的高速无位置传感器开关磁阻电机的控制方法，其特征在于：所述建立并存储励磁相的开通角、转子角速度和励磁相相电流峰值时刻与转子到达励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间偏移量对应关系查找表的过程为：在使用位置传感器的情况下，首先输入励磁相的开通角给微控制器，微控制器控制开关磁阻电机运行并实时地检测励磁相相电流、转子的角度位置和角速度；当励磁相相电流达到峰值时，读取此时的时刻t1；当转子到达励磁相定转子齿交叠点位置时，读取此时的时刻t2；将t1与t2相减，计算出此时的偏移量；然后将输入的励磁相开通角、此时的转子角速度和偏移量存储起来；依次将三相中的另外两相作为励磁相，用上述方法分别检测出各励磁相在不同开通角和转子角速度的情况下所对应的相电流峰值时刻与转子到达该励磁相定转子齿交叠点位置时刻之间的偏移量，并存储起来，从而建立各励磁相的开通...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，邵为建，郭小强，钟锐，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