[发明专利]一种低成本开关磁阻电机绕组电流检测系统及其方法

权利要求书

1.一种低成本开关磁阻电机绕组电流检测系统，包括一台开关磁阻电机、一个改进型不对称半桥变换器、一个位置检测器、一个电流传感器和一个控制器；其特征在于：所述的开关磁阻电机具有四相定子绕组L_a~L_d；所述的改进型不对称半桥变换器用于为开关磁阻电机的各相定子绕组提供励磁；所述的位置检测器用于检测开关磁阻电机的转子位置信号；所述的电流传感器用于检测变换器上的母线电流；所述的控制器根据转子位置信号计算电机转速，根据母线电流重构出开关磁阻电机各相定子绕组的绕组电流，然后基于电机转子位置、绕组电流和转速，为改进型不对称半桥变换器中的功率开关器件提供导通信号；

所述的改进型不对称半桥变换器包括六个二极管D₁~D₆、八个开关管S₁~S₈和一个直流母线电容；其中，直流母线电容的一端与电流传感器的一端、开关管S₁的一端、开关管S₅的一端、二极管D₁的阴极、二极管D₃的阴极、二极管D₄的阴极和二极管D₆的阴极共连并接外部直流电压源的正极，电流传感器的另一端与开关管S₃的一端、开关管S₇的一端相连，开关管S₁的另一端与开关管S₃的另一端、定子绕组L_a的一端、定子绕组L_c的一端、二极管D₂的阴极相连，定子绕组L_a的另一端与二极管D₁的阳极、开关管S₂的一端相连, 定子绕组L_c的另一端与二极管D₃的阳极和开关管S₄的一端相连,开关管S₅的另一端与开关管S₇的另一端、定子绕组L_b的一端、定子绕组L_d的一端、二极管D₅的阴极相连，定子绕组L_b的另一端与二极管D₄的阳极和开关管S₆的一端相连, 定子绕组L_d的另一端与二极管D₆的阳极和开关管S₈的一端相连,直流母线电容的另一端与开关管S₂的另一端、开关管S₄的另一端、开关管S₆的另一端、开关管S₈的另一端、二极管D₂的阳极和二极管D₅的阳极共连并接外部直流电压源的负极，八个开关管S₁~S₈的控制极接收控制器提供的导通信号。

2.一种如权利要求1所述低成本开关磁阻电机绕组电流检测系统的绕组电流获取方法，其特征在于如下：

通过采用所述的改进型不对称半桥变换器拓扑，各相定子绕组电流在励磁模式和零电压续流模式工作状态下流经电流传感器，在退磁模式工作状态下不经过电流传感器，因此，通过该电流传感器重构出来的各相定子绕组电流包含励磁和零电压续流部分而不包含退磁部分，根据各相定子绕组导通范围的不同，相邻两相定子绕组电流之间存在两种情况：

当各相定子绕组导通范围不大于15°时，相邻两相绕组电流之间不存在重叠区间，此时电流传感器中的电流不存在两相定子绕组电流相加的情况，分别在各相定子绕组的各自导通区间内采样电流传感器中的电流既可以获得各相的定子绕组电流；

当各相定子绕组导通范围大于15°时，相邻两相定子绕组电流之间存在重叠区间，在重叠区间电流传感器中的电流为相邻两相定子绕组电流之和，通过将开关管S₁、S₃、S₅和S₇交替导通关断，使得只有一相定子绕组电流流经电流传感器，同时另一相定子绕组电流流经其他电路完成回路而不存在任何电压损失问题，此时流经电流传感器的定子相绕组电流被采样从而获得该相绕组电流，获取另一相绕组电流的方法相同；因此，在重叠区间的相邻两相定子绕组电流可以从一个电流传感器中获取，在非重叠区间电流传感器中的电流为单独地各相定子绕组电流，通过在各相定子绕组的各自导通区间内采样电流传感器中的电流即可获得各相的定子绕组电流。