開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器 控制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、高效、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，是一種廣受關(guān)注，具有良 好發(fā)展前景的電機(jī)。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，需要實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)子位置信息進(jìn)行換相，產(chǎn)生 連續(xù)轉(zhuǎn)矩。目前一般采用光電式、電磁式、霍爾傳感器或軸編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置。對(duì)位置傳 感器的依賴增加了系統(tǒng)成本、降低了系統(tǒng)可靠性、加大了系統(tǒng)體積、限制了應(yīng)用范圍，極大 地削弱了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)本體相對(duì)其他電機(jī)更適合工作在惡劣環(huán)境的優(yōu)勢(shì)。為克服運(yùn)些缺 點(diǎn)，有必要發(fā)展開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的無(wú)位置傳感器控制技術(shù)。
[0003] 現(xiàn)有的無(wú)位置傳感器控制技術(shù)有電流斬波法、脈沖注入法、調(diào)制解調(diào)法、互感法、 磁鏈法、電感法、觀測(cè)器法。運(yùn)些方法都需要預(yù)知電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，通用性不強(qiáng)，難W實(shí)用 化。有學(xué)者基于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的電感曲線特征，提出了一種電流梯度法，通過(guò)檢測(cè)相電流峰 值點(diǎn)獲取轉(zhuǎn)子位置，取得了很好的效果。該方法不依賴電機(jī)模型，無(wú)需進(jìn)行磁鏈存儲(chǔ)、查表、 復(fù)雜的模型計(jì)算等操作，適用于任何常規(guī)結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)實(shí)用 性與通用性。然而，現(xiàn)有的電流梯度法是通過(guò)檢測(cè)相電流導(dǎo)數(shù)的過(guò)零點(diǎn)確定相電流峰值的， 在計(jì)算電流導(dǎo)數(shù)前，必須對(duì)電流進(jìn)行濾波，而實(shí)時(shí)的濾波操作必然導(dǎo)致相位滯后，使得檢測(cè) 到的位置信息出現(xiàn)延遲，形成誤差，且轉(zhuǎn)速越高誤差越大。位置檢測(cè)誤差明顯影響對(duì)電機(jī)的 控制性能，同時(shí)嚴(yán)重限制了該方法適用的轉(zhuǎn)速范圍。因此，有必要解決濾波產(chǎn)生的位置檢測(cè) 誤差的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器 控制方法和系統(tǒng)，能夠消除濾波造成的相位延遲，提高開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制的 精度。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用W下技術(shù)方案：
[0006] -種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法，包括如下步驟：
[0007] 獲取已存儲(chǔ)的上一個(gè)周期的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組的相電流信號(hào)；
[0008] 對(duì)上一個(gè)周期的所述相電流信號(hào)進(jìn)行低通濾波，得到當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第一電流波 形信息;并在所述繞組的關(guān)斷時(shí)刻對(duì)上一個(gè)周期的所述相電流信號(hào)進(jìn)行反因果濾波，得到 當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信息；
[0009] 確定當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第一電流波形信息出現(xiàn)峰值的第一時(shí)刻W及當(dāng)前周期對(duì)應(yīng) 的第二電流波形信息出現(xiàn)峰值的第二時(shí)刻；
[0010] 根據(jù)所述第二時(shí)刻，W及上一個(gè)周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信息出現(xiàn)峰值的時(shí)刻， 確定開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
[0011] 根據(jù)所述第一時(shí)刻、所述第二時(shí)刻W及所述轉(zhuǎn)速獲得因?qū)崟r(shí)濾波造成的相位差；
[0012] 根據(jù)所述相位差對(duì)通過(guò)電流梯度法檢測(cè)到的當(dāng)前周期轉(zhuǎn)子的位置信息進(jìn)行補(bǔ)償， 得到轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置信息，W進(jìn)行無(wú)位置傳感器控制。
[0013] W及一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)，包括：
[0014] 獲取模塊，用于獲取已存儲(chǔ)的上一個(gè)周期的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組的相電流信號(hào)；
[0015] 第一低通濾波模塊，用于對(duì)上一個(gè)周期的所述相電流信號(hào)進(jìn)行低通濾波，得到當(dāng) 前周期對(duì)應(yīng)的第一電流波形信息；
[0016] 反因果濾波模塊，用于在所述繞組的關(guān)斷時(shí)刻對(duì)上一個(gè)周期的所述相電流信號(hào)進(jìn) 行反因果濾波，得到當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信息；
[0017] 第一峰值確定模塊，用于確定當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第一電流波形信息出現(xiàn)峰值的第一 時(shí)刻W及當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信息出現(xiàn)峰值的第二時(shí)刻；
[0018] 轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第二時(shí)刻，W及上一個(gè)周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信 息出現(xiàn)峰值的時(shí)刻，確定開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
[0019] 相移計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一時(shí)刻、所述第二時(shí)刻W及所述轉(zhuǎn)速獲得因?qū)崟r(shí) 濾波造成的相位差；
[0020] 補(bǔ)償控制模塊，用于根據(jù)所述相位差對(duì)通過(guò)電流梯度法檢測(cè)到的當(dāng)前周期轉(zhuǎn)子的 位置信息進(jìn)行補(bǔ)償，得到轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置信息，W進(jìn)行無(wú)位置傳感器控制。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明引入反因果濾波操作，計(jì)算因?qū)崟r(shí)濾波操作造成的相位 延遲，并對(duì)使用現(xiàn)有電流梯度法檢測(cè)到的轉(zhuǎn)子的位置信息進(jìn)行補(bǔ)償，得到轉(zhuǎn)子精確的實(shí)時(shí) 位置信息，實(shí)現(xiàn)無(wú)位置傳感器控制。本發(fā)明可W提高位置檢測(cè)精度，擴(kuò)大電流梯度法適用的 轉(zhuǎn)速范圍，且無(wú)需增加硬件成本，是一種通用、低成本、實(shí)用的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器 控制技術(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程示意 圖；
[0023] 圖2為反因果濾波的原理示意圖；
[0024] 圖3為根據(jù)相位差Δ Θ對(duì)通過(guò)電流梯度法檢測(cè)到的當(dāng)前周期轉(zhuǎn)子的位置信息進(jìn)行 補(bǔ)償?shù)牧鞒淌疽鈭D；
[0025] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中相電流與電感波形示意圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)例中無(wú)位置傳感器控制的流程示意圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中相電流信號(hào)及其導(dǎo)數(shù)的波形示意圖；
[0028] 圖7為本發(fā)明的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0029] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中補(bǔ)償控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面將結(jié)合較佳實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)描述。顯然，下文所 描述的實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的 范圍。應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管在下文中采用術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"等來(lái)描述各種信息，但運(yùn)些信 息不應(yīng)限于運(yùn)些術(shù)語(yǔ)，運(yùn)些術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)將同一類型的信息彼此區(qū)分開(kāi)。例如，在不脫離本發(fā) 明范圍的情況下，"第一"信息也可W被稱為"第二"信息，類似的，"第二"信息也可W被稱為 "第一"信息。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而 非全部?jī)?nèi)容。
[0031] 圖1是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程示意 圖，本實(shí)施例中的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法可W由控制系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。如圖1所 示，本實(shí)施例中的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)無(wú)位置傳感器控制方法包括W下步驟：
[0032] 步驟S110,獲取已存儲(chǔ)的上一個(gè)周期的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)繞組的相電流信號(hào)；
[0033] 步驟S120,對(duì)上一個(gè)周期的所述相電流信號(hào)進(jìn)行低通濾波，得到當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的 第一電流波形信息;并在所述繞組的關(guān)斷時(shí)刻對(duì)上一個(gè)周期的所述相電流信號(hào)進(jìn)行反因果 濾波，得到當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信息；
[0034] 步驟S130,確定當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第一電流波形信息出現(xiàn)峰值的第一時(shí)刻W及當(dāng)前 周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信息出現(xiàn)峰值的第二時(shí)刻；
[0035] 步驟S140,根據(jù)所述第二時(shí)刻，W及上一個(gè)周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信息出現(xiàn)峰 值的時(shí)刻，確定開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)速；
[0036] 步驟S150,根據(jù)所述第一時(shí)刻、所述第二時(shí)刻W及所述轉(zhuǎn)速獲得因?qū)崟r(shí)濾波造成 的相位差；
[0037] 步驟S160,根據(jù)所述相位差對(duì)通過(guò)電流梯度法檢測(cè)到的當(dāng)前周期轉(zhuǎn)子的位置信息 進(jìn)行補(bǔ)償，得到轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)位置信息，W進(jìn)行無(wú)位置傳感器控制。
[0038] 具體的，對(duì)于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的每相繞組，用I(t)表示上一周期已存儲(chǔ)的相電流信 號(hào)，對(duì)該相電流信號(hào)I(t)進(jìn)行低通濾波，得到當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第一電流波形信息Ia(t)，在 繞組的關(guān)斷時(shí)刻對(duì)相電流信號(hào)I(t)進(jìn)行反因果濾波，得到當(dāng)前周期對(duì)應(yīng)的第二電流波形信 息Ib(t)，反因果濾波的原理如圖2所示，其中u(t)為輸入信號(hào)，假定：
[0039] u(t) =sin( ω t) (1)
[0040] 設(shè)低通濾波器對(duì)于頻率為ω的正弦信號(hào)的增益為A,相移為B，則：
[0041] y(t)=Asin( ω?+Β) (2)
[0042] 對(duì)時(shí)間取反，輸出y(T);
[0043] y(T) =Asin(-w τ+Β) =-Asin( ω τ-Β) (3)
[0044] y(T)經(jīng)過(guò)相同的低通濾