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专利号: 2019100766600
申请人: 湖南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,所述控制方法通过三相开关磁阻电机三相绕组的实时相电感值得三相线电感函数关系式,从而确定三相线电感的特征点,根据两相邻线电感特征点对应区间内的平均转速,通过式(23)计算电机转子在下一个对应区间内任意时刻的转子位置角度θn+1(t),输出相应的控制信号实现三相开关磁阻电机无位置传感器的精确控制;

式中,θn+1(t)表示电机转子在下一个对应区间任意时刻t的位置角度,θn+1(t0)表示电机转子在下一个对应区间起始时刻t0的位置角度。

2.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,所述三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法包括如下步骤:步骤S1)根据三相开关磁阻电机三相绕组的实时相电感值得相电感函数关系式;

步骤S2)将三相开关磁阻电机的一个电气周期分为三个电气角度相同的导通区间,根据步骤S1所得三相绕组的相电感函数关系式得相应不同导通区间下的线电感函数关系式;

步骤S3)通过步骤S2所得三相线电感函数关系式确定三相线电感的特征点,计算两相邻线电感特征点对应区间的位置角度和时间,由所得区间位置角度和时间来计算出电机转子在该两相邻线电感特征点对应区间内的平均转速步骤S4)根据步骤S3所得电机转子在对应区间内的平均转速 计算电机转子在下一个对应区间内任意时刻t的转子位置角度θn+1(t);

步骤S5)根据步骤S4所得转子位置角度θn+1(t)向三相开关磁阻电机输出相应的控制信号,即可实现三相开关磁阻电机无位置传感器的精确控制。

3.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,步骤S1的实时相电感值计算方法为:三相开关磁阻电机以单相依次循环导通模式运行,控制功率变换电路向各相绕组注入一定频率的脉冲电压,同时实时检测各相绕组的相电流斜率差值及直流母线电压值,由式(1)计算各相绕组的电感值:式中,udc为直流母线电压;Δi为开关管开通与关断期间的相电流斜率差。

4.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,步骤S1的具体操作为:在三相开关磁阻电机的一个转子电气周期内,按相同间距选取不同的转子位置角度θk处,分别检测相应的直流母线电压值和相电流斜率差值,并由式(1)计算出相应的电感值Lk,由此获得n组参数(θk,Lk)(k=1,…n),再针对该n组参数采用数值拟合方法得到相应的相电感与转子位置角度间的函数关系,即三相绕组的相电感函数关系式:LA(θe)=B1(i)+B2(i)cosθe+B3(i)cos2θe         (2)LB(θe)=B1(i)+B2(i)cos(θe-2π/3)+B3(i)cos2(θe-2π/3)      (3)LC(θe)=B1(i)+B2(i)cos(θe+2π/3)+B3(i)cos2(θe+2π/3)        (4)式中:LA(θe)、LB(θe)、LC(θe)分别表示三相开关磁阻电机A、B、C相绕组的相电感函数;θe表示电机转子电气角度;B1(i)、B2(i)和B3(i)分别表示相电感函数的系数函数。

5.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,步骤S2的具体操作为:将开关磁阻电机两相邻相绕组的电感函数之差定义为该两相邻相绕组的线电感函数,而在三相开关磁阻电机的一个电气周期内,可将一个电气周期分为三个电气角度相同的导通区间,具体为第一导通区间、第二导通区间和第三导通区间,对于三相开关磁阻电机来说,其相应的线电感函数可分别表示为:LAB(θe)=LA(θe)-LB(θe)     (6)

LBC(θe)=LB(θe)-LC(θe)    (7)

LCA(θe)=LC(θe)-LA(θe)        (8)

式中:LAB(θe)表示开关磁阻电机A、B相绕组间的线电感函数;LBC(θe)表示B、C相绕组间的线电感函数;LCA(θe)表示C、A相绕组间的线电感函数。

6.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,步骤S2中开关磁阻电机在一个电气周期内第一导通区间的线电感函数关系式为:其中,A相为导通相,B、C相为非导通相。

7.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,步骤S2中开关磁阻电机在一个电气周期内第二导通区间的线电感函数关系式为:其中,B相为导通相,A、C相为非导通相。

8.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,步骤S2中开关磁阻电机在一个电气周期内第三导通区间的线电感函数关系式为:其中,C相为导通相,A、B相为非导通相。

9.根据权利要求2所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制方法,其特征在于,步骤S3中两相邻线电感特征点对应区间的位置角度为:式中:Δθn表示两相邻线电感特征点对应区间的位置角度;Δθe表示两相邻线电感特征点对应区间的电气角度;Nr表示开关磁阻电机转子极数。

10.根据权利要求1所述的三相开关磁阻电机无位置传感器控制装置,其特征在于:所述控制装置包括微控制器、功率变换电路驱动模块、功率变换电路、电流检测模块、电压检测模块、输入输出模块和直流稳压电源;其中,所述微控制器分别与功率变换电路驱动模块、电流检测模块、电压检测模块和输入输出模块相连,所述功率变换电路分别与开关磁阻电机、功率变换电路驱动模块、电流检测模块和电压检测模块相连;

所述微控制器用于通过功率变换电路驱动模块向功率变换电路发出控制信号,并通过功率变换电路分别向开关磁阻电机导通相绕组输出斩波控制电流及非导通相绕组输出高频控制脉冲,同时根据电压检测模块和电流检测模块检测的电压、电流反馈信号计算开关磁阻电机的转子位置角度;

所述功率变换电路驱动模块用于接收微控制器输出的PWM控制信号,并输出相应的控制信号控制功率变换电路中对应功率开关的开关状态;

所述电流检测模块用于实时检测功率变换电路中对应开关磁阻电机各相的电流值;

所述电压检测模块用于实时检测功率变换电路中对应开关磁阻电机各相的电压值;

所述功率变换电路用于接收功率变换电路驱动模块输出的控制信号,分别向开关磁阻电机导通相绕组输出斩波控制电流及非导通相绕组输出高频控制脉冲;

所述输入输出模块用于设置三相开关磁阻电机的相关控制参数及显示转速、转子位置角度等状态参数;

所述直流稳压电源用于给系统提供所需的正常工作的电压与电流。