一种用于三相电励磁双凸极电机的高速无位置运行技术的制作方法
【专利摘要】本发明公布了一种用于三相电励磁双凸极电机在高速运行时的无位置传感器控制技术。根据电励磁双凸极电机非导通相的端电压反映了反电势变化规律的特点，本发明首先辨识该电机高速运行时端电压在三相逆变器开关管恒通、开关管上管PWM斩波、开关管下管PWM斩波三种控制策略下幅值的大小，然后将采样滤波后的端电压调理至0～3V，最后在辨识好的一个不随转速和控制策略变化的固定旋转角α基础上进行坐标矢量变换，通过捕获坐标矢量变换后端电压的过零点来判断换相逻辑。本发明解决了传统无位置传感器反电势法相位延时较大，换相困难以及在不同控制策略下直流偏置引起的换相误差问题，该控制方法简单可靠。
【专利说明】—种用于三相电励磁双凸极电机的高速无位置运行技术
【技术领域】
[0001]本发明公布了一种新颖的用于三相电励磁双凸极电机的高速运行无位置传感器控制技术，属于电力电子及电力传动系统控制技术。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术与数字控制技术的发展，以及三相电励磁双凸极电机具有的转子上无绕组，结构简单，控制灵活，功率密度大，可故障灭磁，可实现起动/发电一体化特点，使得双凸极电机在航空航天等领域成为研究热点。对于双凸极电机，为保证其准确换相，使用传统的霍尔位置传感器一方面增加了电机的安装难度，另一方面也大大限制了电机的应用场合。目前较常用的转子位置检测技术如直接位置检测法、导通相绕组检测法、非导通相绕组检测、附加电元件检测法、基于智能技术检测法等方法逐渐应用于同步电机、开关磁阻电机等电机以解决位置传感器的弊端。目前对双凸极电机的无位置检测技术正处于初始研究阶段，之前提出的反电势法采用巴特沃斯低通滤波器对端电压进行低通滤波处理，以得到非导通相端电压的基波，通过辨识该基波相位补偿后的过零点控制转子换相逻辑，该法一方面需要在不同的转速范围内设计不同截止频率的低通滤波器，增加了硬件电路设计的难度，另一方面巴特沃斯低通滤波器滤波产生的大相位延时角增加了系统控制的复杂性。
[0003]电励磁双凸极电机(DoublySalient Electro-Magnetic Machine, DSEM)端电压反映了反电势的变化规律，该控制方法只需设计一个截止频率略低于斩波频率的RC滤波器对端电压进行滤波处理，然后寻找一个不随转速和控制策略变化的固定旋转角α来进行坐标矢量变换，捕获三相转子的换相过零点，保证电机高速可靠运行。
【发明内容】
[0004]本发明旨在传统无位置传感器控制技术的基础上，结合三相电励磁双凸极电机的特点，提出一种新颖的基于最佳固定旋转角α进行坐标变换的方法，该法通过设计一个简单的RC滤波器对端电压的高频谐波干扰进行滤除后，根据不同的控制策略辨识出一个不随转速变化的固定旋转角进行坐标矢量变换，经坐标矢量变换后得到一个明晰换相过零点的方波波形，通过捕获该方波的过零点即可辨识该相的换相时刻。
[0005]本发明提出的一种用于三相电励磁双凸极电机高速无位置运行术主要特征包括以下步骤:
[0006]1、DSEM非导通相反电势的获取:对电励磁双凸极电机结构的分析可以得出，理想的相反电势波形为三段式阶梯波形(分别为Ε、-Ε、0，其中E为理想反电势幅值)，当反电势为E时，导通该相开关管上管，当反电势为-E时，导通该相开关管下管，当反电势为O时，该相不导通，因此可以看出反电势的电平变化点与换相时刻有着固定的位置关系。
[0007]以双凸极电机通常采用的标准角三状态控制方式来分析，该控制方式下，存在三种工作状态A+C-、Β+Α-、C+B-o当A相上管导通时端电压为Uin ;下管导通时，端电压为O。因此结合DSEM的控制方式和主功率电路拓扑，可以得出A、B、C相端电压方程为:
【权利要求】
1.用于三相电励磁双凸极电机高速运行的无位置传感器技术，其特征包括以下步骤:设计一个Re滤波器对调理后的端电压进行滤波，此滤波器的截止频率略小于开关管的斩波频率。对滤波后的端电压进行坐标矢量变换，为捕获换相过零点，且消除端电压直流偏置的影响，需要辨识一个不随转速和控制策略变化的固定旋转角α进行坐标矢量变换。 电励磁双凸极电机三相端电压UA、UB、Uc经RC滤波器简单滤波后傅里叶展开式为:
【文档编号】H02P21/00GK103595320SQ201310259224
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】张海波, 王慧贞, 赵耀, 陈晨, 刘伟峰, 王永杰 申请人:南京航空航天大学