[发明专利]一种开关磁阻电机的新型无位置传感器初始定位方法

说明书

本发明提供一种开关磁阻电机的新型无位置传感器初始定位方法，属于开关磁阻电机领域。首先通过阈值自动辨识策略预知2个相电感交点位置处的反馈电流峰值，根据开关磁阻电机转子电感上升区电感的高度线性化得到两个特殊位置处的电流阈值，接着通过比较脉冲注入检测到的反馈电流峰值与经过校正后的电流阈值的大小关系进行扇区判断和高精度初始位置估计。本发明提出的方法不仅可以精确地控制起始导通相，而且可以实现电机的无反转启动；本方法电流阈值通过自动测量程序获取，避免了人为测量耗费大量时间，并对阈值进行电压校正，有效克服了电压波动的影响，且低速运行时导通相的开通、关断角可调，可以实现单双拍运行，优化电机运行状态。

技术领域

本发明属于开关磁阻电机领域，特别涉及一种开关磁阻电机的新型无位置传感器初始定位方法。

背景技术

开关磁阻电机是典型无刷双凸极结构电机，准确的转子位置检测是保证其可靠运行的重要环节。目前普遍采用光电式或磁敏式等机械位置传感器检测转子位置，但在油污、粉尘较多的环境中，光电式位置传感器的检测元件极易误动作，导致位置信号错误；磁敏式位置传感器的检测元件极易受到磁性粉尘和高频电磁场的干扰而失效；在高温环境下，检测元件容易损坏而失效；高频电磁场的干扰可能致使磁敏原件的检测精度降低。机械式位置传感器的存在降低了开关磁阻电机系统的可靠性，因此采用无位置传感器技术来检测转子位置信息，对降低开关磁阻电机系统成本、提高系统可靠性具有重要意义。

在很多应用场合下，为了实现电机无反转启动，需要精确地控制起始导通相。目前基于脉冲注入法的无位置传感器初始定位方法主要有两种：第一种为脉冲注入电感分区法，此方法仅能判断出转子位置所在区间范围，在十分靠近区间边界的位置容易造成反转启动，并且不可精确的控制起始导通相；第二种为基于双电流阈值电感分区与脉冲注入相结合的开关磁阻电机位置估计方法，此方法仅适用于单拍运行控制，而且电流阈值需要进行离线人为测量，对于不同型号的电机均需经过相同实验步骤，耗费大量时间，同时导通相开通、关断角不可调，脉冲注入角度固定，造成多余的功率器件损耗。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服传统无位置传感器初始定位方法的不足，根据开关磁阻电机本身的电感特性，应用本发明提出的基于新的电感分区和阈值自动辨识初始定位方法，解算出精确的转子位置，再确定初始启动相。

本发明采用的技术方案：

一种开关磁阻电机的新型无位置传感器初始定位方法，首先通过阈值自动辨识策略预知2个相电感交点位置处的反馈电流峰值，根据开关磁阻电机转子电感上升区电感的高度线性化得到两个特殊位置处的电流阈值，接着通过比较脉冲注入检测到的反馈电流峰值与经过校正后的电流阈值的大小关系进行扇区判断和高精度初始位置估计。

相对于普通脉冲注入电感分区初始定位方法，本发明提出的方法将扇区判断依据由传统的比较三相响应电流峰值大小关系转化为比较其中两相响应电流峰值和电流阈值的大小关系，定位精度高，不仅可以精确地控制起始导通相，而且可以实现电机的无反转启动；相对于双电流阈值启动方法，本发明提出的方法电流阈值通过自动测量程序获取，避免了人为测量耗费大量时间，并对阈值进行电压校正，有效克服了电压波动的影响，且低速运行时导通相的开通、关断角可调，可以实现单双拍运行，优化电机运行状态。

一种开关磁阻电机的新型无位置传感器初始定位方法，步骤如下：

第一步：阈值自动辨识

脉冲注入时，注入相绕组电压平衡方程如下所示：

式中，U表示注入相绕组电压；i表示绕组响应电流；R为一相绕组的电阻；ω为转子的角速度；L为一相绕组的电感；θ为转子位置角；t为脉冲注入时间。

当开关频率高，且占空比小时，绕组电流小时，可以忽略反电动势、绕组压降和磁饱和的非线性影响，方程可简化成：