[发明专利]一种基于脉冲响应的混合励磁双凸极电机无位置控制方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲响应的混合励磁双凸极电机无位置控制方法，属于变磁阻类电机无位置传感器控制技术领域。本发明所述控制方法首先在电机运行时实时检测三相电流以判断绕组导通模态，再对非导通相注入占空比不变的检测脉冲并实时采样非导通相的电流响应，将采样值与预先设定的换相阈值比较，如果非导通相电流响应在阈值范围内，则换相；否则保持当前导通相并对继续该非导通相注入检测脉冲。本发明不依赖机械位置传感器即可获得换相位置信息，有效减小电机驱动系统的体积，增大转矩密度，提高系统可靠性；实现简单，不需要电压传感器，降低硬件成本。

技术领域

本发明涉及变磁阻类电机无位置传感器控制技术领域，尤其涉及一种基于脉冲响应的混合励磁双凸极电机无位置控制方法。

背景技术

混合励磁双凸极电机转子上不存在绕组和磁钢，因此其结构简单牢固、易于维护、可靠性高；混合励磁形式使其具有气隙磁场调节方便、功率密度高等优点。在飞机起动/发电系统、风力发电系统、新能源汽车等领域有很好的应用前景。该电机作为电动机运行时需要准确的转子位置信息以实现电流换相。

无位置传感器技术通过检测电机运行时的电压、电流、磁链等物理量进行电机转子位置估计，该技术能够摒弃系统的机械位置传感器，有利于电机系统体积减小、可靠性提升。目前对混合励磁双凸极电机无位置传感器技术的研究大多参考开关磁阻电机、无刷直流电机的无位置传感器技术，且大多依靠反电势来进行无位置传感器控制，但由于混合励磁双凸极电机的反电势组成复杂，其过零点与换相位置无明确对应关系，因此通过电压、磁链物理量来获取换相点位置信息都需要设置中间步骤处理。

周兴伟等公开的“一种基于线电压检测额电励磁双凸极电机无位置控制方法”(中国，公开号：104393802A)专利通过检测线电压并利用线电压差在换相时刻突变增加的原理，设定阈值判断换相点。

刘伟峰等公开的“基于线磁链的三相电励磁双凸极电机无位置传感器方法”(中国，公开号：106100499A)专利通过反向导通相与非导通相之间的线电压计算得到磁链特征量，并依据该磁链特征量的过零点确定换相点信息。

上述这些方法在获取特征量过程中都需要同时用到电压传感器、电流传感器，增大了电机控制器的体积。本发明通过提取电流量的特征信息，从脉冲注入、非导通相检测角度提出了一种不需要电压传感器的混合励磁双凸极电机无位置控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提出一种基于脉冲响应的混合励磁双凸极电机无位置控制方法，本发明的目的是不依赖机械位置传感器获得换相位置信息，有效减小电机驱动系统的体积，增大转矩密度，提高系统可靠性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

被控对象混合励磁双凸极电机的三相电枢绕组采用星形联接方式，功率变换器采用三相全桥逆变器。标准角控制下采用两相导通模式的基本原理具体指：混合励磁双凸极电机基本电感模型存在上升区、下降区、不变区三个阶段，任意转子位置总有两相电枢绕组电感处于变化区，且变化方向相反，另一相电枢绕组电感不变。其转矩公式为:

其中T_p为单相的总转矩输出，i_p为相电枢电流，L_p为相绕组自感，i_f为励磁电流，L_pf为励磁绕组与相绕组互感，ψ_pm为相永磁磁链，θ为转子位置角，p为A、B、C中的任一相。式中第二项为励磁转矩，由励磁电流、电枢电流及互感变化率相互作用产生，因此在任意转子位置给电感变化的两相电枢绕组通入相应电流就可以产生连续的转矩输出，即在正励磁情况下给处于电感上升区的绕组通以正电流，给处于电感下降区的绕组通以负电流。