開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)，屬于開關(guān)磁阻電機控制【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征在于：包括如下步驟：步驟1001.開始；步驟1002.注入電壓脈沖；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(chǎn)生內(nèi)部中斷并記錄中斷時間■’步驟1006.計算開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速；步驟1007.轉(zhuǎn)速是否改變；步驟1008.計算注入頻率。包括開關(guān)磁阻電機控制器（1)、開關(guān)磁阻電機（7)以及將二者連接的連接線纜（8)，開關(guān)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(tǒng)，可以隨著開關(guān)磁阻電動機轉(zhuǎn)速變化而自動改變注入頻率，以實現(xiàn)開關(guān)磁阻電機的無位置傳感器運行。
【專利說明】開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)，屬于開關(guān)磁阻電機控制技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 開關(guān)磁阻電機控制系統(tǒng)（Switched Reluctance Drive,簡稱SRD)是20世紀80年 代中期發(fā)展起來的新型交流調(diào)速系統(tǒng)，它融新的電動機結(jié)構(gòu)--開關(guān)磁阻電機（Switched Reluctance Motor,簡稱SRM)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、控制技術(shù)為一體，兼有異步電機變頻調(diào) 速系統(tǒng)和直流電機調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，已成為現(xiàn)在電氣傳動的研究熱點之一。開關(guān)磁阻電機 調(diào)速系統(tǒng)相比較比普通交流變頻調(diào)速系統(tǒng)具有低起動電流、大起動轉(zhuǎn)矩的特性，在其寬廣 的調(diào)速范圍內(nèi)，均具有高效率，在低轉(zhuǎn)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(zhuǎn)切換、過載能力強、可靠性高。因此開關(guān)磁阻電機在近年來獲得了大力推廣，市場 規(guī)模也越來越大。
[0003] 開關(guān)磁阻電機是一種雙凸極電機，運行原理是根據(jù)電機定、轉(zhuǎn)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(guān)磁阻電機定、轉(zhuǎn)子的相對位置，現(xiàn)在市場上的 開關(guān)磁阻電機產(chǎn)品均采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(nèi)部。其缺點是位置傳感器容易被粉塵、油污污染或損壞，帶來控制錯誤，影響電 機可靠性，同時給電機現(xiàn)場布線、防電磁干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，采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(guān)磁阻電動機的無位置傳感器控制方法已經(jīng)得到了研究，現(xiàn)有文獻 中有模糊控制方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、脈沖注入法、磁鏈計算等方法，但由于算法復(fù)雜、適用轉(zhuǎn)速 范圍窄等原因，這些方法仍未獲得實用。其中脈沖注入法具有不需要增加額外的硬件電路， 也不需要存貯大量的磁鏈數(shù)據(jù)的優(yōu)點。現(xiàn)有文獻中雖然對脈沖注入法已進行了論述，但均 未對脈沖注入頻率進行研究，實際應(yīng)用中如注入頻率過高，則造成功率器件開關(guān)次數(shù)多，損 耗大，如注入頻率過低，則分辨率降低，影響電機控制精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可隨著開關(guān)磁阻電 動機轉(zhuǎn)速變化而自動改變注入頻率，以實現(xiàn)開關(guān)磁阻電機的無位置傳感器運行的開關(guān)磁阻 電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法及系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自 適應(yīng)控制方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟1001，開始； 開關(guān)磁阻電機開始工作； 步驟1002,注入電壓脈沖； 開關(guān)磁阻電機控制器的核心控制單元通過功率模塊向開關(guān)磁阻電機的相繞組中注入 脈沖電壓； 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(nèi)，處理單元根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)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(guān)磁阻電機相繞組的電流幅值是否達到預(yù)存的門閾值，如果電流幅值 達到預(yù)存的門閥值，執(zhí)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(chǎn)生內(nèi)部中斷并記錄中斷時間； 核心控制單元進行開關(guān)磁阻電機的換相操作，同時處理單元產(chǎn)生一個內(nèi)部中斷信號， 處理單元將內(nèi)部中斷信號送至其內(nèi)的定時器，并由定時器記錄觸發(fā)時間； 步驟1006,計算開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速； 處理單元根據(jù)內(nèi)部計時器記錄的兩次觸發(fā)時間的間隔計算出開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速； 步驟1007,轉(zhuǎn)速是否改變； 處理單元判斷開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速知否改變，如果轉(zhuǎn)速已改變，執(zhí)行步驟1008,如果轉(zhuǎn) 速未改變，返回執(zhí)行步驟1002 ; 步驟1008,計算注入頻率； 處理單元根據(jù)脈沖電壓頻率計算公式重新計算脈沖注入頻率，并返回執(zhí)行步驟1002。
[0007] 優(yōu)選的，步驟1008中所述的脈沖電壓頻率計算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法，其特征在于：包括如下步驟： 步驟1001，開始； 開關(guān)磁阻電機（7)開始工作； 步驟1002,注入電壓脈沖； 開關(guān)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(guān)磁阻電機（7) 的相繞組中注入脈沖電壓； 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(nèi)，處理單元（4)根據(jù)接收到 的數(shù)據(jù)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(guān)磁阻電機（7)相繞組的電流幅值是否達到預(yù)存的門閾值，如果 電流幅值達到預(yù)存的門閥值，執(zhí)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(chǎn)生內(nèi)部中斷并記錄中斷時間； 核心控制單元（2)進行開關(guān)磁阻電機（7)的換相操作，同時處理單元（4)產(chǎn)生一個內(nèi)部 中斷信號，處理單元（4)將內(nèi)部中斷信號送至其內(nèi)的定時器，并由定時器記錄觸發(fā)時間； 步驟1006,計算開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速； 處理單元（4)根據(jù)內(nèi)部計時器記錄的兩次觸發(fā)時間的間隔計算出開關(guān)磁阻電機（7)的 轉(zhuǎn)速； 步驟1007,轉(zhuǎn)速是否改變； 處理單元（4)判斷開關(guān)磁阻電機（7)的轉(zhuǎn)速是否改變，如果轉(zhuǎn)速已改變，執(zhí)行步驟 1008,如果轉(zhuǎn)速未改變，返回執(zhí)行步驟1002 ; 步驟1008,計算注入頻率； 處理單元（4)根據(jù)脈沖電壓頻率計算公式重新計算脈沖注入頻率，并返回執(zhí)行步驟 1002。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法，其特征在 于：步驟1008中所述的脈沖電壓頻率計算公式為：
其中：￡?表示開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速，Λζ表示開關(guān)磁阻電機定子極數(shù)，iV；表示開關(guān)磁阻 電機轉(zhuǎn)子極數(shù)，W為電機轉(zhuǎn)速的分段系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法，其特征在 于：所述的電機轉(zhuǎn)速的分段系數(shù)I的取值范圍為：
其中：?表示開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)速。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法，其特征在 于：步驟1004中所述的預(yù)存的門閾值在執(zhí)行步驟1001之前測試得到并存入處理單元（4) 內(nèi)。
5. -種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1~4所述的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制方法 的系統(tǒng)，包括開關(guān)磁阻電機控制器（1)、開關(guān)磁阻電機（7)以及將二者連接的連接線纜（8)， 其特征在于：所述的開關(guān)磁阻電機控制器（1)內(nèi)設(shè)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(guān)磁阻 電機（7)相連，電流傳感器（6)安裝在功率模塊（3)與開關(guān)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(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在 于：所述的核心控制單元（2)包括調(diào)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(diào)理電路（5)的輸入端，調(diào)理電路（5)的輸出端連接處理單元（4)的輸入端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在 于：所述的處理單元（4)由微處理器MCU或數(shù)字信號處理器DSP為核心實現(xiàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)磁阻電機無位置傳感器的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在 于：所述的功率模塊（3)由絕緣柵雙極型晶體管IGBT或絕緣柵型場效應(yīng)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(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)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