四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法与系统，属于开关磁阻电机控制领域。所用开关磁阻电机系统包括了开关磁阻电机、功率变换器、转速检测装置、采样电阻以及相应计算模块。本发明专利技术使用单电阻对母线电流进行采样，将电流斩波阶段分为采样电阻中电流存在重叠状态和不存在重叠状态进行讨论。在电流重叠的状态下，通过注入高频脉冲，并通过采样保持的方法来将采样电阻中电流进行拆分，有效的进行重构相电流。系统使用单电阻进行电流采样，舍弃了传统电流传感器的使用，大大减少了系统的成本与体积。在工业应用节能开关磁阻电机，以及空调压缩机、破壁机等家电用电机领域有重要应用价值。领域有重要应用价值。领域有重要应用价值。

【技术实现步骤摘要】
四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法与系统


[0001]本专利技术属于开关磁阻电机控制领域，具体涉及四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法与系统。

技术介绍

[0002]开关磁阻电机调速系统兼有传统交直流传动系统的优点，结构坚固、简单、成本低、启动转矩大、效率高，在牵引运输、通用工业、航空工业、家用电气等多个邻域展现出强大的市场竞争力。功率变换器是开关磁阻电机驱动控制的核心，传统的开关磁阻电机功率变换器采用不对称半桥结构，相电流获取方法主要是通过在开关磁阻电机每一相都安装一个霍尔电流传感器，对于四相开关磁阻电机系统，则需要四个霍尔电流传感器，而传感器越多不仅会增加了系统的成本，各相单独电流传感器增益不相等造成的压降不平衡等问题也降低了系统的可靠性。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于：提出四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法与系统，解决现有技术中四相开关磁阻电机系统使用多个传感器时造成各相单独电流传感器增益不相引起压降不平衡和系统可靠性低的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法，包括如下步骤：
[0005]S1、基于功率变换器用于对开关磁阻电机进行励磁，转速检测器采集开关磁阻电机转子位置角，采样电阻采集的采样电流，结合预设开关磁阻电机的四相开通以及开通角和关断角、电流斩波比较值、以角度位置控制和斩波电流控制相结合的方式获得励磁阶段完整电流；
[0006]S2、判断电机转子开通角和关断角之间是否存在重叠区域，是则执行步骤S4，否则执行步骤S3；
[0007]S3、根据采样电阻中的电流即每一相绕组中的励磁电流，根据角度和相序关系直接获得每一相重构电流；
[0008]S4、根据预设采样电阻的电流关系，在非重叠开通区域内，采样电阻中的电流即每一相绕组中的励磁电流，根据角度和相序关系直接获得每一相重构电流，在重叠的开通区域内，进行区域划分，选择两相绕组中的后一相绕组，结合预设电流阈值，对其下开关管注入脉冲PWM信号，并根据脉冲注入后的采样电阻中的电流分别计算获得两相绕组的重构电流。
[0009]进一步地，前述的步骤S1中包括以下子步骤：
[0010]S101、结合电机转子位置角θ和电机工作模式预设开通角θ
on
与关断角θ
off
，执行角度位置控制，获得分别对应四相开关磁阻电机A相绕组，B相绕组，C相绕组，D相绕组的导通信号S
a1
、S
b1
、S
c1
、S
d1
；
[0011]S102、根据采样电阻获得的采样电流i
r
，结合电流斩波比较值i
ref
，执行电流斩波控制，获得分别对应四相开关磁阻电机A相绕组、B相绕组、C相绕组、D相绕组的电流斩波控制信号S
a2
、S
b2
、S
c2
、S
d2
；
[0012]S103、针对导通信号S
a1
、电流斩波信号S
a2
执行逻辑与运算，获得控制信号S
a
’
，针对导通信号S
c1
、电流斩波信号S
c2
执行逻辑与运算，获得控制信号S
c
’
，然后针对控制信号S
a
’
、控制信号S
c
’
执行逻辑或运算，获得控制信号S
ac
’
；
[0013]针对导通信号S
b1
、电流斩波信号S
b2
执行逻辑与运算，获得控制信号S
b
’
，针对导通信号S
d1
、电流斩波信号S
d2
执行逻辑与运算，获得控制信号S
d
’
；然后针对控制信号S
b
’
、控制信号S
d
’
执行逻辑或运算，获得控制信号S
bd
’
；
[0014]S104、应用控制信号S
ac
’
、S
bd
’
、S
a
’
、S
c
’
、S
b
’
、S
d
’
对开关磁阻电机进行控制获得励磁阶段完整电流。
[0015]进一步地，前述的步骤S2中，按如下方式判断电机转子开通角和关断角之间是否存在重叠区域：当关断角θ
off
小于开通角θ
on
与相角差θ0的和时，则存在重叠区域，否则不存在重叠区域。
[0016]进一步地，前述的相角差θ0＝15
°
。
[0017]进一步地，前述的步骤S4中，按如下方式在重叠的开通区域内，进行区域划分：根据给定开关磁阻电机的四相开通、关断角θ
onA
、θ
onB
、θ
onC
、θ
onD
与关断角θ
offA
、θ
offB
、θ
offC
、θ
offD
结合开关磁阻电机转子位置角来进行区域的划分；当θ
onA
<θ<θ
offD
时为区域RⅠ；当θ
onB
<θ<θ
offA
时为区域RⅡ；当θ
onC
<θ<θ
offB
时为区域RⅢ；当θ
onD
<θ<θ
offC
时为区域RⅣ。
[0018]进一步地，前述的步骤S4中，选择两相绕组中的后一相绕组，结合预设电流阈值，对其下开关管注入脉冲PWM信号，并根据脉冲注入后的采样电阻中的电流分别计算获得两相绕组的重构电流具体为：
[0019]S401、将脉冲信号注入两相绕组中的后一相绕组所对应的下开关管，在脉冲信号PWM＝0时，对采样电阻中的电流i
r
进行采样获得前一相绕组单独的电流i
Ra
；在脉冲信号PWM＝1时，对采样电阻中的电流i
r
进行采样获得两相绕组的电流之和i
Ra
+i
Rb
；
[0020]S402、根据两相绕组的电流之和i
Ra
+i
Rb
、前一相绕组单独的电流i
Ra
，计算得出后一相绕组的电流i
Rb
。
[0021]进一步地，前述的步骤S1中，所述转速检测器包括位置传感器，用于获取开关磁阻电机转子位置角。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、基于功率变换器用于对开关磁阻电机进行励磁，转速检测器采集开关磁阻电机转子位置角，采样电阻采集的采样电流，结合预设开关磁阻电机的四相开通以及开通角和关断角、电流斩波比较值、以角度位置控制和斩波电流控制相结合的方式获得励磁阶段完整电流；S2、判断电机转子开通角和关断角之间是否存在重叠区域，是则执行步骤S4，否则执行步骤S3；S3、根据采样电阻中的电流即每一相绕组中的励磁电流，根据角度和相序关系直接获得每一相重构电流；S4、根据预设采样电阻的电流关系，在非重叠开通区域内，采样电阻中的电流即每一相绕组中的励磁电流，根据角度和相序关系直接获得每一相重构电流，在重叠的开通区域内，进行区域划分，选择两相绕组中的后一相绕组，结合预设电流阈值，对其下开关管注入脉冲PWM信号，并根据脉冲注入后的采样电阻中的电流分别计算获得两相绕组的重构电流。2.根据权利要求1所述四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法，其特征在于，步骤S1中包括以下子步骤：S101、结合电机转子位置角θ和电机工作模式预设开通角θ
on
与关断角θ
off
，执行角度位置控制，获得分别对应四相开关磁阻电机A相绕组，B相绕组，C相绕组，D相绕组的导通信号S
a1
、S
b1
、S
c1
、S
d1
；S102、根据采样电阻获得的采样电流i
r
，结合电流斩波比较值i
ref
，执行电流斩波控制，获得分别对应四相开关磁阻电机A相绕组、B相绕组、C相绕组、D相绕组的电流斩波控制信号S
a2
、S
b2
、S
c2
、S
d2
；S103、针对导通信号S
a1
、电流斩波信号S
a2
执行逻辑与运算，获得控制信号S
a
’
，针对导通信号S
c1
、电流斩波信号S
c2
执行逻辑与运算，获得控制信号S
c
’
，然后针对控制信号S
a
’
、控制信号S
c
’
执行逻辑或运算，获得控制信号S
ac
’
；针对导通信号S
b1
、电流斩波信号S
b2
执行逻辑与运算，获得控制信号S
b
’
，针对导通信号S
d1
、电流斩波信号S
d2
执行逻辑与运算，获得控制信号S
d
’
；然后针对控制信号S
b
’
、控制信号S
d
’
执行逻辑或运算，获得控制信号S
bd
’
；S104、应用控制信号S
ac
’
、S
bd
’
、S
a
’
、S
c
’
、S
b
’
、S
d
’
对开关磁阻电机进行控制获得励磁阶段完整电流。3.根据权利要求1所述的四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法，其特征在于，步骤S2中，按如下方式判断电机转子开通角和关断角之间是否存在重叠区域：当关断角θ
off
小于开通角θ
on
与相角差θ0的和时，则存在重叠区域，否则不存在重叠区域。4.根据权利要求3所述的四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法，其特征在于，所述相角差θ0＝15
°
。5.根据权利要求1所述的四相开关磁阻电机单电阻采样及绕组电流重构方法，其特征在于，步骤S4中，按如下方式在重叠的开通区域内，进行区域划分：根据给定开关磁阻电机的四相开通、关断角θ
onA
、θ
onB
、θ
onC
、θ
onD
与关断角θ
offA
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡骏，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：