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专利号: 2018110679905
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-09-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种开关磁阻电机转子位置估计方法,其特征在于:开关磁阻电机定子上绕制相绕组和A、B、C三相检测线圈,其中,每相绕组按电流进出方向接成NSNS极性结构,各相检测线圈接成NNSS极性结构;所述转子位置估计方法包括如下步骤:步骤A.通过信号发生器分别向各相绕组中同时注入高频方波或者正弦波的电压信号,分别获得各相检测线圈中注入电流的包络线信号,并基于各包络线信号的取倒数操作,分别获得各相检测线圈的相对电感值LA、LB、LC,然后进入步骤B;

步骤B.基于开关磁阻电机静止、A相转子位置θA=24°时,取A相检测线圈相对电感值作为阈值上限LHigh,以及C相检测线圈相对电感值作为阈值下限LLow,然后进入步骤C;

步骤C.根据各相检测线圈的相对电感值LA、LB、LC,针对整个电感周期进行划分,获得各个电感区间,以及分别基于各电感区间,确定估计相电感L,该估计相电感L处于其所在相中不受主磁路饱和影响的电感下降区,然后进入步骤D;

步骤D.基于各个电感区间,获得整个电感周期中转子位置角度θ与估计相电感L的关系模型,然后进入步骤E;

步骤E.根据所获各相检测线圈的相对电感值LA、LB、LC,基于各电感区间、以及估计相电感L的选择,应用整个电感周期中转子位置角度θ与估计相电感L的关系模型,获得开关磁阻电机静止的初始位置、以及运行时的连续转子位置估计信号,然后进入步骤F;

步骤F.基于样本数据开关磁阻电机不同转速下,各相检测线圈中注入电流包络线信号的理想值、以及检测获得值,拟合构建开关磁阻电机转速n与相移角度β函数关系如下:β=k5n+k4

式中,k4、k5为基于样本数据开关磁阻电机不同转速下,各相检测线圈中注入电流包络线信号的理想值、以及检测获得值,所拟合获得的一阶线性拟合系数,然后进入步骤G;

步骤G.利用所述A相检测线圈相对电感LA≥LHigh,得到一个最大区间脉冲信号,其下降沿位置对应于A相检测线圈的不饱和电感区,则下降沿所处位置不受主绕组饱和影响,相邻下降沿之间为一个电周期走过的机械角度,通过记录每个下降沿之间的时间差,实时获得开关磁阻电机实时转速n,然后进入步骤H;

步骤H.根据开关磁阻电机实时转速n,基于开关磁阻电机转速n与相移角度β函数关系,获得相移角度β,并基于开关磁阻电机运行时的连续转子位置估计信号,应用实时转子位置估计信号减去相移角度β,即可获得实时转子位置信号。

2.根据权利要求1所述一种开关磁阻电机转子位置估计方法,其特征在于,所述步骤A中,由控制模块芯片经AD转换采样端接收各相检测线圈中注入电流的包络线信号。

3.根据权利要求2所述一种开关磁阻电机转子位置估计方法,其特征在于,所述控制模块芯片为DSP芯片处理器、ARM芯片处理器或DSPIC芯片处理器中任意一种。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述一种开关磁阻电机转子位置估计方法,其特征在于,所述步骤C包括如下:

根据各相检测线圈的相对电感值LA、LB、LC,按如下方法,针对整个电感周期依次划分为电感区间Ⅰ、电感区间Ⅱ、电感区间Ⅲ三个各15度的电感区间,然后进入步骤D;

基于LA≤LLow或LC>LHigh或LC>LB>LA,确定电感区间Ⅰ,并基于该电感区间,选择B相检测线圈的相对电感值LB作为估计相电感L;

基于LB≤LLow或LA>LHigh或LA>LC>LB,确定电感区间Ⅱ,并基于该电感区间,选择C相检测线圈的相对电感值LC作为估计相电感L;

基于LC≤LLow或LB>LHigh或LB>LA>LC,确定电感区间Ⅲ,并基于该电感区间,选择A相检测线圈的相对电感值LA作为估计相电感L。

5.根据权利要求4所述一种开关磁阻电机转子位置估计方法,其特征在于,所述步骤D包括如下:

基于各个电感区间,获得整个电感周期中转子位置角度θ与估计相电感L的关系模型如下:

式中,θ为开关磁阻电机转子位置角度,k0、k1、k2、k3为多项式拟合系数,然后进入步骤E。

6.根据权利要求5所述一种开关磁阻电机转子位置估计方法,其特征在于,所述步骤D中多项式拟合系数k0、k1、k2、k3采用如下过程获得:以一个转子周期内A相相对电感值和转子位置角度数据作为采样点,选择A相相对电感下降区间、对应所述电感区间Ⅲ中的估计相电感,采用三阶多项式曲线拟合方法,建立开关磁阻电机转子位置角度‑相电感模型如下:

3 2

θ=k3L+k2L+k1L+k0

即获得多项式拟合系数k0、k1、k2、k3。

7.根据权利要求1所述一种开关磁阻电机转子位置估计方法,其特征在于,所述步骤A包括如下:

通过信号发生器经防反二极管,分别向各相绕组中同时注入高频方波或者正弦波电压,并利用采样电阻分别获得各相检测线圈中的注入电流,再通过检波电路与滤波电路分别获得各相检测线圈中注入电流的包络线信号,最后应用取倒操作,分别获得各相检测线圈的相对电感值LA、LB、LC,然后进入步骤B。