開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法及系統的製作方法
2023-04-23 14:08:21 3
開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法及系統的製作方法
【專利摘要】開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法及系統，屬於開關磁阻電機控制【技術領域】。其特徵在於：包括如下步驟：步驟1001.開始；步驟1002.注入電壓脈衝；步驟1003.檢測相繞組電流幅值；步驟1004.是否達到門閾值要求；步驟1005.電機換相、產生內部中斷並記錄中斷時間■』步驟1006.計算開關磁阻電機轉速；步驟1007.轉速是否改變；步驟1008.計算注入頻率。包括開關磁阻電機控制器（1)、開關磁阻電機（7)以及將二者連接的連接線纜（8)，開關磁阻電機控制器(1)包括核心控制單元（2)、功率模塊（3)、電流傳感器（6)。通過本方法及系統，可以隨著開關磁阻電動機轉速變化而自動改變注入頻率，以實現開關磁阻電機的無位置傳感器運行。
【專利說明】開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法及系統
【技術領域】
[0001] 開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法及系統，屬於開關磁阻電機控制技 術領域。
【背景技術】
[0002] 開關磁阻電機控制系統（Switched Reluctance Drive,簡稱SRD)是20世紀80年 代中期發展起來的新型交流調速系統，它融新的電動機結構--開關磁阻電機（Switched Reluctance Motor,簡稱SRM)與現代電力電子技術、控制技術為一體，兼有異步電機變頻調 速系統和直流電機調速系統的優點，已成為現在電氣傳動的研究熱點之一。開關磁阻電機 調速系統相比較比普通交流變頻調速系統具有低起動電流、大起動轉矩的特性，在其寬廣 的調速範圍內，均具有高效率，在低轉速及非額定負載下高效率則更加明顯，電機可頻繁起 停，正反轉切換、過載能力強、可靠性高。因此開關磁阻電機在近年來獲得了大力推廣，市場 規模也越來越大。
[0003] 開關磁阻電機是一種雙凸極電機，運行原理是根據電機定、轉子的相對位置輪流 對相繞組通電，因此運行中必須準確知道開關磁阻電機定、轉子的相對位置，現在市場上的 開關磁阻電機產品均採用光電式或電磁式位置傳感器來獲得位置信號，光電盤或編碼器安 裝在電機內部。其缺點是位置傳感器容易被粉塵、油汙汙染或損壞，帶來控制錯誤，影響電 機可靠性，同時給電機現場布線、防電磁幹擾等工程問題帶來困難，位置信號的長距離傳輸 也會影響信號精度，採用無位置傳感器的檢測方法可以很好的解決這個問題。
[0004] 近年來針對開關磁阻電動機的無位置傳感器控制方法已經得到了研究，現有文獻 中有模糊控制方法、神經網絡法、脈衝注入法、磁鏈計算等方法，但由於算法複雜、適用轉速 範圍窄等原因，這些方法仍未獲得實用。其中脈衝注入法具有不需要增加額外的硬體電路， 也不需要存貯大量的磁鏈數據的優點。現有文獻中雖然對脈衝注入法已進行了論述，但均 未對脈衝注入頻率進行研究，實際應用中如注入頻率過高，則造成功率器件開關次數多，損 耗大，如注入頻率過低，則解析度降低，影響電機控制精度。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種可隨著開關磁阻電 動機轉速變化而自動改變注入頻率，以實現開關磁阻電機的無位置傳感器運行的開關磁阻 電機無位置傳感器的自適應控制方法及系統。
[0006] 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：該開關磁阻電機無位置傳感器的自 適應控制方法，其特徵在於：包括如下步驟： 步驟1001，開始； 開關磁阻電機開始工作； 步驟1002,注入電壓脈衝； 開關磁阻電機控制器的核心控制單元通過功率模塊向開關磁阻電機的相繞組中注入 脈衝電壓； 步驟1003,檢測相繞組電流幅值； 電流傳感器將電機相繞組電流信號送入處理單元內，處理單元根據接收到的數據計算 出電機繞組電流的幅值； 步驟1004,是否達到門閾值要求； 處理單元判斷開關磁阻電機相繞組的電流幅值是否達到預存的門閾值，如果電流幅值 達到預存的門閥值，執行步驟1005,如果未達到門閾值，返回步驟1002 ; 步驟1005,電機換相、產生內部中斷並記錄中斷時間； 核心控制單元進行開關磁阻電機的換相操作，同時處理單元產生一個內部中斷信號， 處理單元將內部中斷信號送至其內的定時器，並由定時器記錄觸發時間； 步驟1006,計算開關磁阻電機轉速； 處理單元根據內部計時器記錄的兩次觸發時間的間隔計算出開關磁阻電機的轉速； 步驟1007,轉速是否改變； 處理單元判斷開關磁阻電機的轉速知否改變，如果轉速已改變，執行步驟1008,如果轉 速未改變，返回執行步驟1002 ; 步驟1008,計算注入頻率； 處理單元根據脈衝電壓頻率計算公式重新計算脈衝注入頻率，並返回執行步驟1002。
[0007] 優選的，步驟1008中所述的脈衝電壓頻率計算公式為：
【權利要求】
1. 一種開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法，其特徵在於：包括如下步驟： 步驟1001，開始； 開關磁阻電機（7)開始工作； 步驟1002,注入電壓脈衝； 開關磁阻電機控制器（1)的核心控制單元（2)通過功率模塊（3)向開關磁阻電機（7) 的相繞組中注入脈衝電壓； 步驟1003,檢測相繞組電流幅值； 電流傳感器（6)將電機相繞組電流信號送入處理單元（4)內，處理單元（4)根據接收到 的數據計算出電機繞組電流的幅值； 步驟1004,是否達到門閾值要求； 處理單元（4)判斷開關磁阻電機（7)相繞組的電流幅值是否達到預存的門閾值，如果 電流幅值達到預存的門閥值，執行步驟1005,如果未達到門閾值，返回步驟1002 ; 步驟1005,電機換相、產生內部中斷並記錄中斷時間； 核心控制單元（2)進行開關磁阻電機（7)的換相操作，同時處理單元（4)產生一個內部 中斷信號，處理單元（4)將內部中斷信號送至其內的定時器，並由定時器記錄觸發時間； 步驟1006,計算開關磁阻電機轉速； 處理單元（4)根據內部計時器記錄的兩次觸發時間的間隔計算出開關磁阻電機（7)的 轉速； 步驟1007,轉速是否改變； 處理單元（4)判斷開關磁阻電機（7)的轉速是否改變，如果轉速已改變，執行步驟 1008,如果轉速未改變，返回執行步驟1002 ; 步驟1008,計算注入頻率； 處理單元（4)根據脈衝電壓頻率計算公式重新計算脈衝注入頻率，並返回執行步驟 1002。
2. 根據權利要求1所述的開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法，其特徵在 於：步驟1008中所述的脈衝電壓頻率計算公式為：
其中：￡?表示開關磁阻電機轉速，Λζ表示開關磁阻電機定子極數，iV；表示開關磁阻 電機轉子極數，W為電機轉速的分段係數。
3. 根據權利要求2所述的開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法，其特徵在 於：所述的電機轉速的分段係數I的取值範圍為：
其中：?表示開關磁阻電機轉速。
4. 根據權利要求1所述的開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法，其特徵在 於：步驟1004中所述的預存的門閾值在執行步驟1001之前測試得到並存入處理單元（4) 內。
5. -種用於實現權利要求1~4所述的開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制方法 的系統，包括開關磁阻電機控制器（1)、開關磁阻電機（7)以及將二者連接的連接線纜（8)， 其特徵在於：所述的開關磁阻電機控制器（1)內設置有核心控制單元（2)、功率模塊（3)以 及電流傳感器（6)，核心控制單元（2)的輸出端通過功率模塊（3)、連接線纜（8)與開關磁阻 電機（7)相連，電流傳感器（6)安裝在功率模塊（3)與開關磁阻電機（7)之間的連接線纜（8) 上，電流傳感器（6)的輸出端連接至核心控制單元（2)的輸入端。
6. 根據權利要求5所述的開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制系統，其特徵在 於：所述的核心控制單元（2)包括調理電路（5)和處理單元（4)，所述的電流傳感器（6)的 輸出端連接至調理電路（5)的輸入端，調理電路（5)的輸出端連接處理單元（4)的輸入端。
7. 根據權利要求6所述的開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制系統，其特徵在 於：所述的處理單元（4)由微處理器MCU或數位訊號處理器DSP為核心實現。
8. 根據權利要求5所述的開關磁阻電機無位置傳感器的自適應控制系統，其特徵在 於：所述的功率模塊（3)由絕緣柵雙極型電晶體IGBT或絕緣柵型場效應管MOSFET組成。
【文檔編號】H02P6/18GK104218855SQ201410485458
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】熊立新, 徐丙垠, 馬宏昌, 夏強 申請人:山東科匯電力自動化股份有限公司