[发明专利]一种脉冲注入的高速三相开关磁阻电机起动/换相方法

说明书

技术领域

本发明涉及于开关磁阻电机控制技术领域，尤其涉及一种脉冲注入的高速三相开关磁阻电机起动/换相方法。

背景技术

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，SRM)作为一种新型的调速系统，不但兼具交、直流调速的基本优点，而且具备独特的高速性能以及容错能力。这使得它在航空航天以及各种民用制造业的交、直流传动领域得到了广泛的关注，无疑具有很好的应用前景和市场价值。对于开关磁阻电机系统，实时而准确的转子位置信息是其可靠运行和高性能控制的前提。在目前实际应用中，一般采用位置检测器来获取位置信息，这样做不仅增加了系统成本和复杂度，同时降低了整个系统运行的可靠性，尤其在一些高温高速等苛刻运行条件下，传统位置传感器的工作受到限制，从而限制了该型电机应用的范围。因此，如何取代位置传感器，克服采用位置传感器带来的不足，探索实用的无位置传感器技术具有十分重要的研究价值。

就开关磁阻电机静止起动和低速运行而言，为获取转子位置信息，目前主要的无位置传感器方法有相电流波形法、调制解调法和高频脉冲注入法等。高频脉冲注入方法无需外加激励源，直接利用功率变换器给非导通相注入高频检测脉冲。因此，基于高频注入脉冲的系列算法在开关磁阻电机的初始位置估计和低速运行中的应用具有一定优势。一些传统方法通过向各相绕组注入诊断信号，根据响应电流计算各相绕组磁链，然后查询磁链特性数据表格进行静止时的转子位置估计。并且利用响应电流峰值与转子位置角之间的解析关系求出转子的初始角位置，并对方法的鲁棒性进行分析。以上方法虽然可以实现电机的初始定位，但都要依赖电机的电磁关系，算法复杂，通用性差。一些算法同时在电机两相以上的绕组注入一定幅值的测试脉冲，利用测试电流与转子位置的关系来检测转子初始位置和判断起动导通相，从而可实现任何位置时的无反转起动。还有一些算法在非导通相注入高频脉冲，然后通过比较响应电流来得到转子位置。

对于开关磁阻电机起动系统，正确的换相策略是其可靠起动和高性能控制的前提。在目前实际应用中，一般采用阈值法来确定脉冲输入的时间，通过比较非导通相脉冲电流来实现换相控制。这种传统的换相控制策略不仅会因为电流比较过早而产生制动转矩，使转速产生较大反复波动的现象，而且由于开关磁阻电机参数的不同，阈值的设定变得不准确，从而限制了这种方法通用性。因此，取代传统的换相策略，克服传统换相带来的一系列的不足，探索一种算法简单、容易实现、又高可靠性的起动/换相策略具有十分重要的实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服传统起动/换相策略的不足，提供一种脉冲注入的高速三相开关磁阻电机起动/换相策略，解决起动时产生制动转矩和通用性较差的问题，以提高无位置传感器开关磁组电机系统起动时的换相稳定性。

本发明提供的具体技术方案是：脉冲注入法的三相开关磁阻电机起动/换相策略，包括如下步骤：

步骤1：由电源(10)供电，微处理器(16)向功率变换器(11)的开关管同时施加脉冲宽度一定的高频脉冲信号，控制开关管的开通与否，从而控制三相开关磁阻电机(13)的三相绕组通电与断电，在脉冲信号下降沿时刻，三相绕组中分别产生相电流脉冲电流峰值；

步骤2：电流传感器(14)采集三相开关磁阻电机绕组中的实时响应电流峰值，即iA_peak、iB_peak和iC_peak，并反馈给微处理器(16)；

步骤3：微处理器(16)比较各相的脉冲电流响应的大小确定初始导通相；

步骤4：若初始导通相为A相，则完成由A相到B相的一次换相；

步骤5：完成由B相到C相的一次换相；

步骤6：完成由C相到A相的一次换相；

步骤7：重复步骤四到步骤六，完成电机开关磁阻电机单相三拍控制的平稳换相。

优选地，所述步骤2具体包括以下内容：开关磁阻电机的电路特性的数学公式为：由于绕组电阻很小可以忽略，且在电机静止时，又有ω＝0，该数学公式可以简化为相电感和响应电流的关系可以表示为离散化后可以表示为且由于6/4极开关磁阻电机三相电感相位上相差30°，所以其对应的响应电流峰值iA_peak、iB_peak和iC_peak包络线是与LA、LB、LC成反比的相差30°相位波形。微处理器(16)检测到iC_peak最小时，确定初始导通相为A相；微处理器(16)检测到iA_peak最小时，确定初始导通相为B相；微处理器检测(16)到iB_peak最小时，确定初始导通相为C相。

优选地，所述步骤3具体包括以下步骤：