[发明专利]用于转子位置估计的新脉冲注入电流模式

说明书

本发明提供了一种用于估计开关磁阻(SR)机(118)的转子(120)的位置和速度的系统和方法(800)。SR机(118)包括转子(120)、定子(122)和至少一个绕组。方法(800)包括生成具有梯形形状的诊断脉冲。方法(800)还包括将诊断脉冲注入到SR机(118)的至少一个绕组中。方法(800)还包括测量流过SR机(118)的至少一个绕组的实际定子电流。方法(800)还包括使用基于观测器的估计技术计算流过至少一个绕组的估计定子电流。将估计定子电流与实际定子电流进行比较以计算误差信号。基于所述误差信号估计转子(120)的位置和速度中的至少一者。

技术领域

本公开涉及开关磁阻机。更具体地，本公开涉及用于估计开关磁阻机的转子的位置和速度的方法和系统。

背景技术

开关磁阻(SR)机由于其坚固且健壮的构造而广泛用于各种电动机控制应用。目前已知的用于控制SR机性能的系统和方法使用与SR机相关联的各种电气和/或机械参数。除其它参数以外，在静止时或在另外基本上低机器速度时，正确确定SR机的转子相对于定子的位置对于SR机的性能和效率是重要的。SR机的位置信息通常是从位置传感器(通常是安装到轴的编码器或解析器)获得的，这增加了整个驱动系统的成本和复杂性。

无传感器操作是操作SR机的关键方面。无传感器操作对于各种应用而言很重要，因为需要SR机驱动的致动器的最小包装尺寸、高可靠性和低成本。开关磁阻电动机的可靠且准确的位置感测是开发低成本高性能SR机驱动器的关键步骤。

估计转子位置的典型方法包括将三角形电流脉冲注入到定子的一个或多个空闲相位中。接着，使用基于观测器的估计方法估计流过空闲相位的定子电流。将估计定子电流与实际定子电流进行比较以生成误差信号。所述误差信号用于计算转子的估计位置和转子的估计速度。然而，通常在实际定子电流与估计定子电流之间存在延迟。这可能导致弱误差信号，即，误差信号可能不朝正侧或负侧中的一侧偏置。弱误差信号可能会造成误差信号的收敛问题。

因此，需要提供一种用于估计SR机的转子的位置和速度的方法和系统，其能够实现SR机的更高效操作和更好的性能。

发明内容

在本公开的一方面，提供了一种估计开关磁阻(SR)机的转子的位置和速度的方法。所述SR机包括所述转子、定子和至少一个绕组。所述方法包括由控制器生成用于所述SR机的诊断脉冲，其中所述诊断脉冲为梯形波形。所述方法包括由所述控制器将诊断脉冲注入到所述至少一个绕组中。所述方法还包括由所述控制器测量流过所述SR机的至少一个绕组的实际定子电流。所述方法还包括由所述控制器使用基于观测器的估计技术计算流过所述至少一个绕组的估计定子电流。所述方法还包括由所述控制器将所述估计定子电流与所述实际定子电流进行比较以计算误差信号。所述方法还包括由所述控制器基于所述误差信号估计所述转子的位置和速度中的至少一者。

在本公开的另一方面，提供了一种用于估计开关磁阻(SR)机的转子的位置和速度的控制器。所述SR机包括所述转子、定子和至少一个绕组。所述控制器电耦合到所述SR机。所述控制器被配置成生成用于所述SR机的诊断脉冲，其中所述诊断脉冲为梯形波形。所述控制器还被配置成将所述诊断脉冲注入到所述至少一个绕组中。所述控制器还被配置成测量流过所述SR机的至少一个绕组的实际定子电流。所述控制器还被配置成使用基于观测器的估计技术计算流过所述至少一个绕组的估计定子电流。所述控制器还被配置成将所述估计定子电流与所述实际定子电流进行比较以计算误差信号。所述控制器还被配置成基于所述误差信号估计所述转子的位置和速度中的至少一者。