开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法及系统，属于开关磁阻电机控制【技术领域】。其特征在于：包括如下步骤：步骤1001.开始；步骤1002.注入电压脉冲；步骤1003.检测相绕组电流幅值；步骤1004.是否达到门阈值要求；步骤1005.电机换相、产生内部中断并记录中断时间■’步骤1006.计算开关磁阻电机转速；步骤1007.转速是否改变；步骤1008.计算注入频率。包括开关磁阻电机控制器（1)、开关磁阻电机（7)以及将二者连接的连接线缆（8)，开关磁阻电机控制器(1)包括核心控制单元（2)、功率模块（3)、电流传感器（6)。通过本方法及系统，可以随着开关磁阻电动机转速变化而自动改变注入频率，以实现开关磁阻电机的无位置传感器运行。
【专利说明】开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法及系统
【技术领域】
[0001] 开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法及系统，属于开关磁阻电机控制技 术领域。
【背景技术】
[0002] 开关磁阻电机控制系统（Switched Reluctance Drive,简称SRD)是20世纪80年 代中期发展起来的新型交流调速系统，它融新的电动机结构--开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,简称SRM)与现代电力电子技术、控制技术为一体，兼有异步电机变频调 速系统和直流电机调速系统的优点，已成为现在电气传动的研究热点之一。开关磁阻电机 调速系统相比较比普通交流变频调速系统具有低起动电流、大起动转矩的特性，在其宽广 的调速范围内，均具有高效率，在低转速及非额定负载下高效率则更加明显，电机可频繁起 停，正反转切换、过载能力强、可靠性高。因此开关磁阻电机在近年来获得了大力推广，市场 规模也越来越大。
[0003] 开关磁阻电机是一种双凸极电机，运行原理是根据电机定、转子的相对位置轮流 对相绕组通电，因此运行中必须准确知道开关磁阻电机定、转子的相对位置，现在市场上的 开关磁阻电机产品均采用光电式或电磁式位置传感器来获得位置信号，光电盘或编码器安 装在电机内部。其缺点是位置传感器容易被粉尘、油污污染或损坏，带来控制错误，影响电 机可靠性，同时给电机现场布线、防电磁干扰等工程问题带来困难，位置信号的长距离传输 也会影响信号精度，采用无位置传感器的检测方法可以很好的解决这个问题。
[0004] 近年来针对开关磁阻电动机的无位置传感器控制方法已经得到了研究，现有文献 中有模糊控制方法、神经网络法、脉冲注入法、磁链计算等方法，但由于算法复杂、适用转速 范围窄等原因，这些方法仍未获得实用。其中脉冲注入法具有不需要增加额外的硬件电路， 也不需要存贮大量的磁链数据的优点。现有文献中虽然对脉冲注入法已进行了论述，但均 未对脉冲注入频率进行研究，实际应用中如注入频率过高，则造成功率器件开关次数多，损 耗大，如注入频率过低，则分辨率降低，影响电机控制精度。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可随着开关磁阻电 动机转速变化而自动改变注入频率，以实现开关磁阻电机的无位置传感器运行的开关磁阻 电机无位置传感器的自适应控制方法及系统。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该开关磁阻电机无位置传感器的自 适应控制方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1001，开始； 开关磁阻电机开始工作； 步骤1002,注入电压脉冲； 开关磁阻电机控制器的核心控制单元通过功率模块向开关磁阻电机的相绕组中注入 脉冲电压； 步骤1003,检测相绕组电流幅值； 电流传感器将电机相绕组电流信号送入处理单元内，处理单元根据接收到的数据计算 出电机绕组电流的幅值； 步骤1004,是否达到门阈值要求； 处理单元判断开关磁阻电机相绕组的电流幅值是否达到预存的门阈值，如果电流幅值 达到预存的门阀值，执行步骤1005,如果未达到门阈值，返回步骤1002 ; 步骤1005,电机换相、产生内部中断并记录中断时间； 核心控制单元进行开关磁阻电机的换相操作，同时处理单元产生一个内部中断信号， 处理单元将内部中断信号送至其内的定时器，并由定时器记录触发时间； 步骤1006,计算开关磁阻电机转速； 处理单元根据内部计时器记录的两次触发时间的间隔计算出开关磁阻电机的转速； 步骤1007,转速是否改变； 处理单元判断开关磁阻电机的转速知否改变，如果转速已改变，执行步骤1008,如果转 速未改变，返回执行步骤1002 ; 步骤1008,计算注入频率； 处理单元根据脉冲电压频率计算公式重新计算脉冲注入频率，并返回执行步骤1002。
[0007] 优选的，步骤1008中所述的脉冲电压频率计算公式为：
【权利要求】
1. 一种开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1001，开始； 开关磁阻电机（7)开始工作； 步骤1002,注入电压脉冲； 开关磁阻电机控制器（1)的核心控制单元（2)通过功率模块（3)向开关磁阻电机（7) 的相绕组中注入脉冲电压； 步骤1003,检测相绕组电流幅值； 电流传感器（6)将电机相绕组电流信号送入处理单元（4)内，处理单元（4)根据接收到 的数据计算出电机绕组电流的幅值； 步骤1004,是否达到门阈值要求； 处理单元（4)判断开关磁阻电机（7)相绕组的电流幅值是否达到预存的门阈值，如果 电流幅值达到预存的门阀值，执行步骤1005,如果未达到门阈值，返回步骤1002 ; 步骤1005,电机换相、产生内部中断并记录中断时间； 核心控制单元（2)进行开关磁阻电机（7)的换相操作，同时处理单元（4)产生一个内部 中断信号，处理单元（4)将内部中断信号送至其内的定时器，并由定时器记录触发时间； 步骤1006,计算开关磁阻电机转速； 处理单元（4)根据内部计时器记录的两次触发时间的间隔计算出开关磁阻电机（7)的 转速； 步骤1007,转速是否改变； 处理单元（4)判断开关磁阻电机（7)的转速是否改变，如果转速已改变，执行步骤 1008,如果转速未改变，返回执行步骤1002 ; 步骤1008,计算注入频率； 处理单元（4)根据脉冲电压频率计算公式重新计算脉冲注入频率，并返回执行步骤 1002。
2. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法，其特征在 于：步骤1008中所述的脉冲电压频率计算公式为：
其中：￡?表示开关磁阻电机转速，Λζ表示开关磁阻电机定子极数，iV；表示开关磁阻 电机转子极数，W为电机转速的分段系数。
3. 根据权利要求2所述的开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法，其特征在 于：所述的电机转速的分段系数I的取值范围为：
其中：?表示开关磁阻电机转速。
4. 根据权利要求1所述的开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法，其特征在 于：步骤1004中所述的预存的门阈值在执行步骤1001之前测试得到并存入处理单元（4) 内。
5. -种用于实现权利要求1~4所述的开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制方法 的系统，包括开关磁阻电机控制器（1)、开关磁阻电机（7)以及将二者连接的连接线缆（8)， 其特征在于：所述的开关磁阻电机控制器（1)内设置有核心控制单元（2)、功率模块（3)以 及电流传感器（6)，核心控制单元（2)的输出端通过功率模块（3)、连接线缆（8)与开关磁阻 电机（7)相连，电流传感器（6)安装在功率模块（3)与开关磁阻电机（7)之间的连接线缆（8) 上，电流传感器（6)的输出端连接至核心控制单元（2)的输入端。
6. 根据权利要求5所述的开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制系统，其特征在 于：所述的核心控制单元（2)包括调理电路（5)和处理单元（4)，所述的电流传感器（6)的 输出端连接至调理电路（5)的输入端，调理电路（5)的输出端连接处理单元（4)的输入端。
7. 根据权利要求6所述的开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制系统，其特征在 于：所述的处理单元（4)由微处理器MCU或数字信号处理器DSP为核心实现。
8. 根据权利要求5所述的开关磁阻电机无位置传感器的自适应控制系统，其特征在 于：所述的功率模块（3)由绝缘栅双极型晶体管IGBT或绝缘栅型场效应管MOSFET组成。
【文档编号】H02P6/18GK104218855SQ201410485458
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】熊立新, 徐丙垠, 马宏昌, 夏强 申请人:山东科汇电力自动化股份有限公司