[发明专利]一种基于低成本位置传感器的开关磁阻电机转矩控制方法

摘要

本发明公开了一种基于低成本位置传感器的开关磁阻电机转矩控制方法。开关磁阻电机的转子速度及位置信息通过低成本位置传感器信号预估，而特殊转子位置处的磁链特性曲线则通过电压、电流及位置信号动态获取，进而通过解析计算得到完整磁链特性，利用该完整磁链特性得到转矩特性进行直接瞬时转矩控制。所述控制方法在减小转矩脉动的同时，能够有效降低系统成本，缩短特性测量时间，降低测量复杂度。

主权项

1.一种基于低成本位置传感器的开关磁阻电机转矩控制方法，其特征在于：开关磁阻电机的转子速度及位置信息通过低成本位置传感器信号预估，特殊转子位置的磁链特性曲线基于电压、电流及位置信息动态获取，进而得到转矩特性进行直接瞬时转矩控制，在有效减小转矩脉动同时降低参数测量复杂度且降低成本；该方法实现步骤如下：步骤一：每隔30°安装光电位置传感器，每45°将传感器输出信号平均分为六个区间；步骤二：根据输出信号的六个区间s1‑6求解转子速度，区间si的转子平均速度Ni由公式Ni＝θi/6ti(i＝1,2,3,4,5,6)求解；其中，ti为si区间的持续时间，θi为ti时的转子位置；为了减小转子速度的估计误差，基于滑动平均滤波法，转子速度n由公式n＝ni＝(Nmod(i+3,6)+Nmod(i+4,6)+Nmod(i+5,6))/3(i＝1,2,3,4,5,6)得到；其中，ni为si区间之前三个区间的平均速度，mod(,6)表示对6求余；步骤三：由公式θ＝θp+6×n×Δt预估转子位置；其中，θp为某一时刻最邻近信号边沿的转子位置，n为预估转子速度，Δt为预估转子位置θ到最邻近信号边沿转子位置θp的持续时间；步骤四：预先设置相电流参考值，在开环电流滞环控制下将开关磁阻电机及其负载驱动到稳定转速，通过公式求解磁链；其中，n为采样点，k为n之前的采样点，T_s为采样周期，v，i，R和分别为相电压、相电流、相电阻及相磁链；当检测到位置信号的上升或下降边沿时，存储该位置的磁链；当获取到该相电流下所有边沿的磁链时，改变相电流参考值，继续计算并存储新相电流参考值下的磁链，得到不同转子位置及电流下的磁链数据；单相励磁时转子会自动转到平衡位置，该位置磁链特性直接由电压脉冲注入法测量；步骤五：将磁链曲线视为分段函数，建立磁链特性的数学模型，基于动态测量的四个位置的磁链数据，求解该数学模型系数，获取完整磁链特性曲线；步骤六：通过转矩与磁链关系式求解转矩；步骤七：利用得到的转矩，进行直接瞬时转矩控制；转速误差经过速度PI控制器，得到参考转矩；将转矩特性预先存储到转矩查找表中，动态预估瞬时转矩；瞬时转矩通过滞环控制器，产生开关信号控制开关磁阻电机实时跟踪参考转矩，实现直接瞬时转矩控制。