一种计及铁损耗的开关磁阻电机相电感估测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种计及铁损耗的开关磁阻电机相电感估测方法，适用于各种相数、 采用多种功率变换器供电的开关磁阻电机系统。
【背景技术】
[0002] 开关磁阻电机传统的注入脉冲电压电感估测方法中，忽略了铁耗的影响，认为相 绕组响应产生的电流的上升时间和下降时间是相同的、上升斜率和下降斜率也是相同的。 但是开关磁阻电机的铁耗不可忽略，充电阶段，通过电流传感器实测的相电流，应为相绕组 电流和铁耗电流之和；放电阶段，铁耗电流的方向会发生翻转，将导致通过电流传感器实测 的相电流呈现快速下降的趋势。而电流传感器实测的相电流应为相绕组电流和铁耗电流之 差，因此，开关磁阻电机的铁耗导致传统的注入脉冲电压电流峰值法、电流斜差法估测的相 电感误差大，精度不高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种方法简单、误差小、精度 高、计及铁损耗的开关磁阻电机相电感估测方法。
[0004] 本发明的计及铁损耗的开关磁阻电机相电感估测方法，对开关磁阻电机相绕组注 入电压脉冲，使开关磁阻电机相绕组响应产生电流脉冲，通过电流传感器检测相绕组响应 产生的电流脉冲峰值，只需检测电流脉冲上升时间值和下降时间值；用电压传感器检测注 入电压脉冲电压值、注入电压脉冲向开关磁阻电机相绕组注入充电阶段在功率开关上的总 压降值和放电阶段在续流二极管上的总压降值，即可计算出计及铁损耗的开关磁阻电机相 电感值，具体步骤如下：
[0005] (1)对开关磁阻电机相绕组注入电压值为Us的电压脉冲，使开关磁阻电机相绕组 响应产生电流脉冲峰值为AI的电流脉冲；
[0006] (2)用电流传感器检测开关磁阻电机相绕组响应产生的电流脉冲峰值为AI，检 测电流脉冲峰值AI的上升时间值AtJP电流脉冲峰值AI的下降时间值At 2;
[0007] (3)用电压传感器检测注入电压脉冲的电压值Us，并用电压传感器检测注入电压 脉冲向开关磁阻电机相绕组注入充电阶段在功率开关上的总压降值U at，通过电压传感器 检测放电阶段在续流二极管上的总压降值UAD，
[0008] (4)由下式：
[0010] 即可计算出计及铁损耗的开关磁阻电机相电感值Lw。
[0011] 有益效果：本发明通过对开关磁阻电机相绕组注入电压脉冲，用电流传感器检测 相绕组响应产生的电流脉冲峰值，只需检测电流脉冲上升时间值和下降时间值，用电压传 感器只需检测注入电压脉冲电压值、注入电压脉冲向开关磁阻电机相绕组注入充电阶段在 功率开关上的总压降值和放电阶段在续流二极管上的总压降值，就可计算出计及铁损耗的 开关磁阻电机相电感值，其计算量小、实时性好，估测的开关磁阻电机相电感误差小、精度 高、不受电机铁损耗影响，实用性与通用性较强，具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的计及铁损耗的开关磁阻电机相绕组等效电路；
[0013] 图2是本发明的注入电压脉冲双开关式功率电路结构示意图；
[0014] 图3是本发明的注入电压脉冲相绕组响应产生的电流脉冲示意图；
[0015] 图4是本发明的注入电压脉冲双绕组式功率电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：
[0017] 本发明的计及铁损耗的开关磁阻电机相电感估测方法，具体步骤如下：
[0018] (1)对开关磁阻电机相绕组注入电压值为Us的电压脉冲，使开关磁阻电机相绕组 响应产生电流脉冲峰值为AI的电流脉冲；
[0019] (2)用电流传感器检测开关磁阻电机相绕组响应产生的电流脉冲峰值为AI，检 测电流脉冲峰值AI的上升时间值AtJP电流脉冲峰值AI的下降时间值At 2;
[0020] (3)用电压传感器检测注入电压脉冲的电压值Us，并用电压传感器检测注入电压 脉冲向开关磁阻电机相绕组注入充电阶段在功率开关上的总压降值U at，通过电压传感器 检测放电阶段在续流二极管上的总压降值UAD，
[0021] (4)由下式：
[0023]即可计算出计及铁损耗的开关磁阻电机相电感值Lw。
[0024]实施例一、以采用每相双开关功率变换器的开关磁阻电机系统为例，
[0025] 如图1所示，计及铁损耗的开关磁阻电机相绕组等效电路，它包含开关磁阻电机 相电感Lw、铁耗等效电阻R iran并联在相电感Lw两端、及相绕组电阻R OTP，itot是电流传感器 能检测到的相电流，iw为相绕组实际电流，i iran为等效的铁耗电流。
[0026] 如图2所示，以每相双开关功率变换器对开关磁阻电机相绕组注入电压值为队的 电压脉冲，通过电压传感器检测注入电压脉冲电压值U s，加在相绕组上的电压值是Ut;充电 阶段，功率开关SJP S 2闭合，如图3所示，相绕组响应产生电流峰值为A I的电流脉冲，通 过电流传感器实测的相电流itot，应为相绕组实际电流匕和等效铁耗电流i _之和，通过电 压传感器检测功率开关SJP S 2上的总压降之和的总压降值U AT，检测电流脉冲峰值A I的 上升时间值A "放电阶段，功率开关S :和S 2断开，电流脉冲通过续流二极管D :和D 2路径 续流衰减，铁耗电流的方向发生翻转，导致通过电流传感器实测的相电流itot呈现快速下降 的趋势，如图3所示，电流传感器实测的相电流i tot应为相绕组实际电流i "和等效铁耗电流 i_n之差，通过电压传感器检测续流二极管D :和D 2上的总压降之和的总压降值U AD，检测电 流脉冲峰值△ I的下降时间值△ t2;由计算式：
[0028]即可计算出计及铁损耗的开关磁阻电机相电感值Lw。
[0029]实施例二、以采用每相双绕组功率变换器的开关磁阻电机系统为例，
[0030] 如图1所示，计及铁损耗的开关磁阻电机相绕组等效电路，包含开关磁阻电机相 电感Lw、铁耗等效电阻Riron并联在相电感Lw两端、及相绕组电阻R rap，itot是电流传感器能 检测到的相电流，iw为相绕组实际电流，i iron为等效的铁耗电流。
[0031] 如图4所示，以每相双绕组功率变换器对开关磁阻电机相绕组注入电压值为队的 电压脉冲，通过电压传感器检测注入电压脉冲电压值Us，加在相绕组上的电压值是Ut;充电 阶段，功率开关S闭合，如图3所示，相绕组响应产生电流峰值为A I的电流脉冲，通过电流 传感器实测的相电流itot，应为相绕组实际电流匕和等效铁耗电流i iron之和，通过电压传感 器检测功率开关S上的总压降值Uat，检测电流脉冲峰值A I的上升时间值A t1;放电阶段， 功率开关S断开，电流脉冲通过续流二极管VD路径续流衰减，铁耗电流的方向发生翻转，导 致通过电流传感器实测的相电流i tot呈现快速下降的趋势，如图3所示，电流传感器实测的 相电流itot应为相绕组实际电流i "和等效铁耗电流i iron之差，通过电压传感器检测续流二 极管D上的总压降值Uad，检测电流脉冲峰值AI的下降时间值At 2;由计算式：
[0033]即可计算出计及铁损耗的开关磁阻电机相电感值Lw。
【主权项】
1. 一种计及铁损耗的开关磁阻电机相电感估测方法，其特征在于：对开关磁阻电机相 绕组注入电压脉冲，使开关磁阻电机相绕组响应产生电流脉冲，通过电流传感器检测相绕 组响应产生的电流脉冲峰值，只需检测电流脉冲上升时间值和下降时间值；用电压传感器 检测注入电压脉冲电压值、注入电压脉冲向开关磁阻电机相绕组注入充电阶段在功率开关 上的总压降值和放电阶段在续流二极管上的总压降值，即可计算出计及铁损耗的开关磁阻 电机相电感值，具体步骤如下： (1) 对开关磁阻电机相绕组注入电压值为Us的电压脉冲，使开关磁阻电机相绕组响应 产生电流脉冲峰值为AI的电流脉冲； (2) 用电流传感器检测开关磁阻电机相绕组响应产生的电流脉冲峰值为ΔΙ，检测电 流脉冲峰值AI的上升时间值AtJP电流脉冲峰值△ I的下降时间值At2; (3) 用电压传感器检测注入电压脉冲的电压值Us，并用电压传感器检测注入电压脉冲 向开关磁阻电机相绕组注入充电阶段在功率开关上的总压降值Uat，通过电压传感器检测 放电阶段在续流二极管上的总压降值UAD， (4) 由下式：即可计算出计及铁损耗的开关磁阻电机相电感值Lw。
【专利摘要】本发明公开了一种计及铁损耗的开关磁阻电机相电感估测方法，通过对开关磁阻电机相绕组注入电压值为<i>U</i>S的电压脉冲，相绕组响应产生电流峰值为Δ<i>I</i>的电流脉冲，用电流传感器检测相绕组响应产生的电流脉冲Δ<i>I</i>，通过电压传感器检测注入电压脉冲向开关磁阻电机相绕组注入充电阶段在功率开关上的总压降值<i>U</i>ΔT，通过电压传感器检测放电阶段在续流二极管上的总压降值<i>U</i>ΔD，检测电流脉冲值Δ<i>I</i>的上升时间值Δ<i>t</i>1，检测电流脉冲值Δ<i>I</i>的下降时间值Δ<i>t</i>2，即可得出计及铁损耗的开关磁阻电机相电感值<i>L</i>w。估测的开关磁阻电机相电感误差小、精度高，具有较强实用性与通用性。
【IPC分类】H02P6/00
【公开号】CN105162366
【申请号】CN201510405878
【发明人】陈昊, 王千龙
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月10日