[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

说明书

本发明公开了一种低成本开关磁阻电机绕组电流检测系统及其方法，包括开关磁阻电机、改进型不对称半桥变换器、转子位置检测装置、电流传感器以及控制器；本发明对相邻两相定子绕组电流由于导通范围设定不同而引起的不同工作模式进行分析，讨论了两相定子绕组电流存在重叠区间以及不存在重叠区间的情况，并提出一种改进型不对称半桥变换器拓扑，在减少电子器件的同时，只通过一个电流传感器就可以重构出各相定子绕组电流而没有任何电压损失。该发明不仅减少了电机系统的体积和成本，使得系统更加紧凑，而且对于电机性能的可靠性也有了极大的提高。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种低成本开关磁阻电机绕组电流检测系统及其方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染的日益加重，电动汽车的研究获得生机，成为世界范围内汽车行业发展的热点之一。电动汽车不以汽油为直接燃料，能源利用效率高、环境污染度低，具有效率高、排放量低的优点。同时，电动汽车转矩响应迅速，加速快，容易实现四轮独立驱动和四轮转向，还可以实现再生制动和能量回收，电动汽车制动的安全性和可靠性高，受到国内外广大学者的关注。

开关磁阻电机作为一种结构简单、鲁棒性好、价格便宜的先进一体化机电装置，兼有异步电动机变频调速和直流电动机调速宽的优点，其运行性能和经济指标比普通的交流调速系统好，被认为是在电动汽车中一种极具潜力的驱动系统。

准确的电机定子绕组电流信息获取对于开关磁阻电机高性能控制以及故障诊断具有十分重要的意义，通常，各相定子绕组电流是通过在各相定子绕组中放置一个电流传感器来检测，控制器进而根据各相电流实现对电机的控制。在多相开关磁阻电机中，多个电流传感器的安装会引起开关磁阻电机系统体积和成本的增加，也会由于各相单独电流传感器增益不相等造成的压降不平衡等问题，进而导致电机各相电流和转矩的差异，影响电机性能。

发明内容

针对多相开关磁阻电机系统中由于多个电流传感器所带来的系统体积增大、成本增加以及系统可靠性降低等问题，本发明提供了一种低成本开关磁阻电机绕组电流检测系统及其方法，在传统不对称半桥的基础上进行适当改进，减少了电子器件数量的同时，只需一个电流传感器对母线电流进行采样，然后结合各相定子绕组导通区间的判断，运用本发明提出的新型电流重构方案，实现对母线电流的分解，达到重构出各相电流的目的。

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，为功率变换器中的功率开关器件提供导通信号。