[发明专利]一种基于线性电感转化法的开关磁阻电机无位置控制方法

说明书

本发明公开了一种基于线性电感特性转化法的开关磁阻电机无位置传感器控制方法。由于磁场饱和的影响，该方法通过转矩平衡法获取四个特殊位置开关磁阻电机电感特性，根据电机非饱和电感特性，建立线性区间内非饱和电感与电流的关系，在电机运行过程中通过测量与计算获取实时相电感，利用所提出的转换模型，将实时相电感转化为非饱和电感，根据非饱和电感与转子位置之间的线性关系，最终解算出对应的电机转子位置信息。通过实验验证了所述方法的有效性，所述方法简便易行，测量工作少，转子位置信息估计精度高，适用于中高速应用场合。

技术领域

本发明涉及一种基于线性电感转化法的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，属于电机控制领域。

背景技术

随着多全电飞机的快速发展，航空飞机对高可靠性高功率密度起动发电系统提出了迫切需求。开关磁阻电机具有结构简单、不含永磁体、调速范围宽以及容错性强等优点，在航空飞机起动发电领域应用方面具有一定优势。开关磁阻起动发电机的高性能控制离不开准确的位置信息，然而机械传感器在多全电飞机高温应用中，故障率较高，难以满足电传动控制设备对可靠性的要求。机械位置传感器的故障在开关磁阻电机运行中会带来安全隐患，因此开展开关磁阻电机的无位置传感器控制研究有重要意义。

目前，中高速转子位置检测通常分为特殊位置检测法和连续位置检测两种情况，连续位置预测可以提高位置预估精度以及可靠性。然而开关磁阻电机由于磁路饱和，其电磁特性的非线性对中高速的非线性控制带来了挑战。

发明内容

针对开关磁阻电机中高速位置检测需求，本发明提出了一种基于线性电感特性转化法的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，通过例如转矩平衡法获取多个特殊位置开关磁阻电机电感特性，根据电机非饱和电感特性，将非线性电磁特性进行线性化，建立线性区间内非饱和电感与电流的关系，在电机运行过程中通过测量与计算获取实时相电感，利用提出的转换模型，将实时相电感转化为非饱和电感，根据非饱和电感与转子位置之间的线性关系，最终解算出对应的电机转子位置信息。对开关磁阻电机无位置传感器控制在长时工作状态下的可靠性运行具有重要意义。

本发明的技术方案为：

所述一种基于线性电感转化法的开关磁阻电机无位置传感器控制方法，包括以下步骤：

步骤1：获取开关磁阻电机在四个特殊位置的非饱和电感L_un(θ₁)、L_un(θ₂)、L_un(θ_hr)、 L_un(θ_a)以及相电压和相电流；其中θ₁表示开关磁阻电机的定子前沿与转子后沿重合时的转子位置，θ₂表示开关磁阻电机的定子前沿与转子前沿重合时的转子位置，θ_a表示开关磁阻电机的定子与转子中心对齐时的转子位置，θ_hr为转子前沿与定子中心线相重合时的转子位置；

步骤2：根据步骤1得到的开关磁阻电机在四个特殊位置的相电压和相电流，计算开关磁阻电机在四个特殊位置的相电感分别为L(θ_a,i)、L(θ_hr,i)、L(θ₁,i)和L(θ₂,i)；

步骤3：根据步骤1得到的开关磁阻电机在三个特殊位置的非饱和电感L_un(θ₁)、 L_un(θ_hr)、L_un(θ_a)，以及相电感L(θ_a,i)、L(θ_hr,i)、L(θ₁,i)，代入非饱和电感与相电感的函数关系

解算得到系数k(i)、a(i)、b(i)、c(i)、L₀(i)；