CN105897113B - 一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法 - Google Patents

一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法，属于电机驱动技术领域。其技术特征在于：用测试电路实测开关磁阻电机各相磁链，由四条特殊转子位置的磁链‑电流特性曲线，即θr/6转子位置的磁链‑电流特性曲线ψθr/6、θr/3转子位置的磁链‑电流特性曲线ψθr/3、2θr/3转子位置的磁链‑电流特性曲线ψ2θr/3、5θr/6转子位置的磁链‑电流特性曲线ψ5θr/6，确定转子位置，依序开通、关断各相，实施正向和反向起动、低速正向电动和制动运行、低速反向电动和制动运行、中高速正向电动和制动运行、中高速反向电动和制动运行，无需转子位置传感器，实现三相开关磁阻电机四象限控制，具有良好工程应用价值。

Description

一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法
技术领域
本发明涉及一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法，尤其是一种适用于多种结构的三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法。
背景技术
开关磁阻电机驱动系统属于自同步电机系统，需要精确的转子位置信息实现高性能控制。位置传感器的安装增加了系统的成本和复杂性，同时也降低了驱动系统的可靠性。双凸极结构和集中绕组使开关磁阻电机有特殊的电感和磁链特性，该电磁特性中包含了转子位置信息。开关磁阻电机系统中可直接测得的量主要有绕组电压、绕组电流、电流斜率、电流拐点、电流上升和下降时间。通过以上测得的量，可间接的计算出开关磁阻电机的电感或磁链；然后根据电感或磁链与转子位置和电流的关系，即可得到转子位置信息，这是实现开关磁阻电机无位置控制的理论基础。基于以上理论基础，国内外提出了多种不同的开关磁阻电机无位置控制方法。但是，高频脉冲注入法和调制法仅适用于低速段，电流梯度法仅适用于高速段，电感模型法、观测器法和智能控制算法有较宽的调速范围，但需要复杂的数学模型和大量的实时运算。因此，有必要提出一种不需要增加外部硬件和存储空间，有自起动和四象限运行能力，调速范围宽，计算量小的开关磁阻电机无位置控制方法。
发明内容
针对上述技术中存在问题，提供一种无需转子位置传感器、调速范围宽、计算量小、不需要增加外部硬件和存储空间、有自起动能力的三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法。
为实现上述技术目的，本发明的三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法。
通电相的定子极中心线和转子的槽中心线重合的位置是该相θ＝0°位置，θr是一个转子周期，有四条特殊转子位置的磁链-电流特性曲线，即θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6、θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3、2θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3、5θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6，所述的θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6和所述的5θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6一致，标记为ψL＝ψθr/6＝ψ5θr/6，所述的θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3和所述的2θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3一致，标记为ψH＝ψθr/3＝ψ2θr/3；选择所述的θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6和所述的θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3估测电动状态转子位置，选择所述的2θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3和所述的5θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6估测制动状态转子位置，用测试电路实测开关磁阻电机各相磁链，用其特征在于。
1)各相的一个转子周期划分为三个区域I、II、III，当实测磁链ψ>ψH时，转子处于区域I，当实测磁链ψL<ψ<ψH时，转子处于区域II，当实测磁链ψ<ψL时，转子处于区域III。
2)以B相转子位置为参考将一个转子周期分为①、②、③、④、⑤、⑥六个子区域，B相转子位置00至θr/6是子区域①，B相转子位置θr/6至θr/3是子区域②，B相转子位置θr/3至θr/2是子区域③，B相转子位置θr/2至2θr/3是子区域④，B相转子位置2θr/3至5θr/6是子区域⑤，B相转子位置5θr/6至θr是子区域⑥。
3)子区域①和②处于A相区域I，子区域③和⑥处于A相区域II，子区域④和⑤处于A相区域III；子区域③和④处于B相区域I，子区域②和⑤处于B相区域II，子区域①和⑥处于B相区域III；子区域⑤和⑥处于C相区域I，子区域①和④处于C相区域II，子区域②和③处于C相区域III。
4)转子位置确定：实测开关磁阻电机各相磁链，当A相磁链ψA>ψH、B相磁链ψB<ψL、C相磁链ψL<ψC<ψH，开关磁阻电机转子处于子区域①；当A相磁链ψA>ψH、B相磁链ψL<ψB<ψH、C相磁链ψC<ψL，开关磁阻电机转子处于子区域②；当A相磁链ψL<ψA<ψH、B相磁链ψB>ψH、C相磁链ψC<ψL，开关磁阻电机转子处于子区域③；当A相磁链ψA<ψL、B相磁链ψB>ψH、C相磁链ψL<ψC<ψH，开关磁阻电机转子处于子区域④；当A相磁链ψA<ψL、B相磁链ψL<ψB<ψH、C相磁链ψC>ψH，开关磁阻电机转子处于子区域⑤；当A相磁链ψL<ψA<ψH、B相磁链ψB<ψL、C相磁链ψC>ψH，开关磁阻电机转子处于子区域⑥。
5)正向起动时，当转子位置处于子区域①，开通A相和B相；当转子位置处于子区域②，开通B相；当转子位置处于子区域③，开通B相和C相；当转子位置处于子区域④，开通C相；当转子位置处于子区域⑤，开通C相和A相；当转子位置处于子区域⑥，开通A相。
6)反向起动时，当转子位置处于子区域⑥，开通C相和B相；当转子位置处于子区域⑤，开通B相；当转子位置处于子区域④，开通B相和A相；当转子位置处于子区域③，开通A相；当转子位置处于子区域②，开通A相和C相；当转子位置处于子区域①，开通C相。
7)低速运行时采用两相空闲相作为检测相，第三相作为导通相：
7.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相；
7.2)电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相；
7.3)电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相；
7.4)电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相。
8)中高速运行时采用一相空闲相作为检测相：
8.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域②，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；当转子位置处于子区域④，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑥，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；
8.2)电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域③，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑥，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；
8.3)电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域⑥，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；当转子位置处于子区域③，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域①，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；
8.4)电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域⑥，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域④，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域②，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域①，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；
8.5)中高速运行时，在上述当前相开通基准位置基础上，延时00至θr/6，开通当前相，在上述当前相关断基准位置基础上，提前θr/6至00，关断当前相。
无需转子位置传感器，实现三相开关磁阻电机四象限控制。
有益效果：本发明对多种结构的三相开关磁阻电机系统，不需要外部机械固定装置，可以方便快速地测出四个特殊位置处的磁链-电流特性曲线，四个特殊位置处的磁链随转子位置变化率大、分辨率高，转子位置检测精度高，只需要确定四个特殊位置处的磁链-电流特性曲线，不需要存储整个开关磁阻电机的磁链模型，大大减少了控制器存储空间，计算量小，依序开通、关断各相，实施正向和反向起动、低速正向电动和制动运行、低速反向电动和制动运行、中高速正向电动和制动运行、中高速反向电动和制动运行，有自起动和四象限运行能力，调速范围宽，不需要转子位置传感器，实现了三相开关磁阻电机全速段四象限无位置传感器控制运行，具有良好的工程应用价值。
附图说明
图1是本发明的三相12/8结构开关磁阻电机截面示意图。
图2是本发明的磁链分区示意图。
图3是本发明的三相磁链波形示意图。
图4是本发明的三相6/4结构开关磁阻电机截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述。
实施例一、以如图1所示三相12/8结构开关磁阻电机系统为例，B相的定子极中心线和转子的槽中心线重合的位置是B相θ＝0°位置，θr＝450是一个转子周期，有四条特殊转子位置的磁链-电流特性曲线，即θr/6＝7.50转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6、θr/3＝150转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3、2θr/3＝300转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3、5θr/6＝37.50转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6，7.50转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6和37.50转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6一致，标记为ψL＝ψθr/6＝ψ5θr/6，150转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3和300转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3一致，标记为ψH＝ψθr/3＝ψ2θr/3；选择7.50转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6和150转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3估测电动状态转子位置，选择300转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3和37.50转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6估测制动状态转子位置，用测试电路实测开关磁阻电机各相磁链，用其特征在于。
1)如图2所示，各相的一个转子周期划分为三个区域I、II、III，当实测磁链ψ>ψH时，转子处于区域I，当实测磁链ψL<ψ<ψH时，转子处于区域II，当实测磁链ψ<ψL时，转子处于区域III。
2)如图3所示，以B相转子位置为参考将一个转子周期分为①、②、③、④、⑤、⑥六个子区域，B相转子位置00至θr/6＝7.50是子区域①，B相转子位置θr/6＝7.50至θr/3＝150是子区域②，B相转子位置θr/3＝150至θr/2＝22.50是子区域③，B相转子位置θr/2＝22.50至2θr/3＝300是子区域④，B相转子位置2θr/3＝300至5θr/6＝37.50是子区域⑤，B相转子位置5θr/6＝37.50至θr＝450是子区域⑥。
3)如图2所示，子区域①和②处于A相区域I，子区域③和⑥处于A相区域II，子区域④和⑤处于A相区域III；子区域③和④处于B相区域I，子区域②和⑤处于B相区域II，子区域①和⑥处于B相区域III；子区域⑤和⑥处于C相区域I，子区域①和④处于C相区域II，子区域②和③处于C相区域III。
4)转子位置确定：实测开关磁阻电机各相磁链，当A相磁链ψA>ψH、B相磁链ψB<ψL、C相磁链ψL<ψC<ψH，开关磁阻电机转子处于子区域①；当A相磁链ψA>ψH、B相磁链ψL<ψB<ψH、C相磁链ψC<ψL，开关磁阻电机转子处于子区域②；当A相磁链ψL<ψA<ψH、B相磁链ψB>ψH、C相磁链ψC<ψL，开关磁阻电机转子处于子区域③；当A相磁链ψA<ψL、B相磁链ψB>ψH、C相磁链ψL<ψC<ψH，开关磁阻电机转子处于子区域④；当A相磁链ψA<ψL、B相磁链ψL<ψB<ψH、C相磁链ψC>ψH，开关磁阻电机转子处于子区域⑤；当A相磁链ψL<ψA<ψH、B相磁链ψB<ψL、C相磁链ψC>ψH，开关磁阻电机转子处于子区域⑥；转子位置确定规则如表1所示。
表1转子位置确定规则
5)正向起动时，当转子位置处于子区域①，开通A相和B相；当转子位置处于子区域②，开通B相；当转子位置处于子区域③，开通B相和C相；当转子位置处于子区域④，开通C相；当转子位置处于子区域⑤，开通C相和A相；当转子位置处于子区域⑥，开通A相。
6)反向起动时，当转子位置处于子区域⑥，开通C相和B相；当转子位置处于子区域⑤，开通B相；当转子位置处于子区域④，开通B相和A相；当转子位置处于子区域③，开通A相；当转子位置处于子区域②，开通A相和C相；当转子位置处于子区域①，开通C相。
7)低速运行时采用两相空闲相作为检测相，第三相作为导通相，低速运行时检测相和导通相选择规则如表2所示：
7.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相；
7.2)电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相；
7.3)电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相；
7.4)电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相。
表2低速运行时检测相和导通相选择规则
8)中高速运行时采用一相空闲相作为检测相：
8.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域②，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；当转子位置处于子区域④，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑥，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；如表3所示；
8.2)电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域③，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑥，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；如表3所示；
8.3)电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域⑥，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；当转子位置处于子区域③，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域①，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；如表4所示；
8.4)电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域⑥，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域④，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域②，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域①，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；如表4所示；
8.5)中高速运行时，在上述当前相开通基准位置基础上，延时00至7.50，开通当前相，在上述当前相关断基准位置基础上，提前7.50至00，关断当前相。
无需转子位置传感器，实现了三相12/8结构开关磁阻电机四象限控制。
表3中高速正向运行时关断和导通相基准位置选择规则
表4中高速反向运行时关断和导通相基准位置选择规则
实施例二、以如图4所示三相6/4结构开关磁阻电机系统为例，B相的定子极中心线和转子的槽中心线重合的位置是B相θ＝0°位置，θr＝900是一个转子周期，有四条特殊转子位置的磁链-电流特性曲线，即θr/6＝150转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6、θr/3＝300转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3、2θr/3＝600转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3、5θr/6＝750转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6，150转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6和750转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6一致，标记为ψL＝ψθr/6＝ψ5θr/6，300转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3和600转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3一致，标记为ψH＝ψθr/3＝ψ2θr/3；选择150转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6和300转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3估测电动状态转子位置，选择600转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3和750转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6估测制动状态转子位置，用测试电路实测开关磁阻电机各相磁链，用其特征在于。
1)如图2所示，各相的一个转子周期划分为三个区域I、II、III，当实测磁链ψ>ψH时，转子处于区域I，当实测磁链ψL<ψ<ψH时，转子处于区域II，当实测磁链ψ<ψL时，转子处于区域III。
2)如图3所示，以B相转子位置为参考将一个转子周期分为①、②、③、④、⑤、⑥六个子区域，B相转子位置00至θr/6＝150是子区域①，B相转子位置θr/6＝150至θr/3＝300是子区域②，B相转子位置θr/3＝300至θr/2＝450是子区域③，B相转子位置θr/2＝450至2θr/3＝600是子区域④，B相转子位置2θr/3＝600至5θr/6＝750是子区域⑤，B相转子位置5θr/6＝750至θr＝900是子区域⑥。
3)如图2所示，子区域①和②处于A相区域I，子区域③和⑥处于A相区域II，子区域④和⑤处于A相区域III；子区域③和④处于B相区域I，子区域②和⑤处于B相区域II，子区域①和⑥处于B相区域III；子区域⑤和⑥处于C相区域I，子区域①和④处于C相区域II，子区域②和③处于C相区域III。
4)转子位置确定：实测开关磁阻电机各相磁链，当A相磁链ψA>ψH、B相磁链ψB<ψL、C相磁链ψL<ψC<ψH，开关磁阻电机转子处于子区域①；当A相磁链ψA>ψH、B相磁链ψL<ψB<ψH、C相磁链ψC<ψL，开关磁阻电机转子处于子区域②；当A相磁链ψL<ψA<ψH、B相磁链ψB>ψH、C相磁链ψC<ψL，开关磁阻电机转子处于子区域③；当A相磁链ψA<ψL、B相磁链ψB>ψH、C相磁链ψL<ψC<ψH，开关磁阻电机转子处于子区域④；当A相磁链ψA<ψL、B相磁链ψL<ψB<ψH、C相磁链ψC>ψH，开关磁阻电机转子处于子区域⑤；当A相磁链ψL<ψA<ψH、B相磁链ψB<ψL、C相磁链ψC>ψH，开关磁阻电机转子处于子区域⑥；转子位置确定规则如表5所示。
表5转子位置确定规则
5)正向起动时，当转子位置处于子区域①，开通A相和B相；当转子位置处于子区域②，开通B相；当转子位置处于子区域③，开通B相和C相；当转子位置处于子区域④，开通C相；当转子位置处于子区域⑤，开通C相和A相；当转子位置处于子区域⑥，开通A相。
6)反向起动时，当转子位置处于子区域⑥，开通C相和B相；当转子位置处于子区域⑤，开通B相；当转子位置处于子区域④，开通B相和A相；当转子位置处于子区域③，开通A相；当转子位置处于子区域②，开通A相和C相；当转子位置处于子区域①，开通C相。
7)低速运行时采用两相空闲相作为检测相，第三相作为导通相，低速运行时检测相和导通相选择规则如表6所示：
7.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相；
7.2)电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相；
7.3)电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相；
7.4)电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相。
表6低速运行时检测相和导通相选择规则
8)中高速运行时采用一相空闲相作为检测相：
8.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域②，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；当转子位置处于子区域④，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑥，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；如表7所示；
8.2)电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域③，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑥，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；如表7所示；
8.3)电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域⑥，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；当转子位置处于子区域③，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域①，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；如表8所示；
8.4)电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域⑥，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域④，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域②，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域①，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；如表8所示；
8.5)中高速运行时，在上述当前相开通基准位置基础上，延时00至150，开通当前相，在上述当前相关断基准位置基础上，提前150至00，关断当前相。
无需转子位置传感器，实现了三相6/4结构开关磁阻电机四象限控制。
表7中高速正向运行时关断和导通相选择规则
表8中高速反向运行时关断和导通相选择规则

Claims (1)

1.一种三相开关磁阻电机四象限无位置传感器控制方法，通电相的定子极中心线和转子的槽中心线重合的位置是该相θ＝0°位置，θr是一个转子周期，有四条特殊转子位置的磁链-电流特性曲线，即θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6、θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3、2θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3、5θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6，所述的θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6和所述的5θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6一致，标记为ψL＝ψθr/6＝ψ5θr/6，所述的θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3和所述的2θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3一致，标记为ψH＝ψθr/3＝ψ2θr/3；选择所述的θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/6和所述的θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψθr/3估测电动状态转子位置，选择所述的2θr/3转子位置的磁链-电流特性曲线ψ2θr/3和所述的5θr/6转子位置的磁链-电流特性曲线ψ5θr/6估测制动状态转子位置，用测试电路实测开关磁阻电机各相磁链，用其特征在于：
1)各相的一个转子周期划分为三个区域I、II、III，当实测磁链ψ>ψH时，转子处于所述的区域I，当实测磁链ψL<ψ<ψH时，转子处于所述的区域II，当实测磁链ψ<ψL时，转子处于所述的区域III；
2)以B相转子位置为参考将一个转子周期分为①、②、③、④、⑤、⑥六个子区域，B相转子位置00至θr/6是子区域①，B相转子位置θr/6至θr/3是子区域②，B相转子位置θr/3至θr/2是子区域③，B相转子位置θr/2至2θr/3是子区域④，B相转子位置2θr/3至5θr/6是子区域⑤，B相转子位置5θr/6至θr是子区域⑥；
3)子区域①和②处于A相区域I，子区域③和⑥处于A相区域II，子区域④和⑤处于A相区域III；子区域③和④处于B相区域I，子区域②和⑤处于B相区域II，子区域①和⑥处于B相区域III；子区域⑤和⑥处于C相区域I，子区域①和④处于C相区域II，子区域②和③处于C相区域III；
4)转子位置确定：实测开关磁阻电机各相磁链，当A相磁链ψA>ψH、B相磁链ψB<ψL、C相磁链ψL<ψC<ψH，开关磁阻电机转子处于子区域①；当A相磁链ψA>ψH、B相磁链ψL<ψB<ψH、C相磁链ψC<ψL，开关磁阻电机转子处于子区域②；当A相磁链ψL<ψA<ψH、B相磁链ψB>ψH、C相磁链ψC<ψL，开关磁阻电机转子处于子区域③；当A相磁链ψA<ψL、B相磁链ψB>ψH、C相磁链ψL<ψC<ψH，开关磁阻电机转子处于子区域④；当A相磁链ψA<ψL、B相磁链ψL<ψB<ψH、C相磁链ψC>ψH，开关磁阻电机转子处于子区域⑤；当A相磁链ψL<ψA<ψH、B相磁链ψB<ψL、C相磁链ψC>ψH，开关磁阻电机转子处于子区域⑥；
5)正向起动时，当转子位置处于子区域①，开通A相和B相；当转子位置处于子区域②，开通B相；当转子位置处于子区域③，开通B相和C相；当转子位置处于子区域④，开通C相；当转子位置处于子区域⑤，开通C相和A相；当转子位置处于子区域⑥，开通A相；
6)反向起动时，当转子位置处于子区域⑥，开通C相和B相；当转子位置处于子区域⑤，开通B相；当转子位置处于子区域④，开通B相和A相；当转子位置处于子区域③，开通A相；当转子位置处于子区域②，开通A相和C相；当转子位置处于子区域①，开通C相；
7)低速运行时采用两相空闲相作为检测相，第三相作为导通相：
7.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相；
7.2)电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相；
7.3)电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择C相为导通相，A、B相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择A相为导通相，B、C为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择B相为导通相，C、A为检测相；
7.4)电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域①或⑥，选择A相为导通相，B、C相为检测相；当转子位置处于子区域②或③，选择B相为导通相，C、A为检测相；当转子位置处于子区域④或⑤时，选择C相为导通相，A、B为检测相；
8)中高速运行时采用一相空闲相作为检测相：
8.1)电机正向电动运行时，当转子位置处于子区域①，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域②，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；当转子位置处于子区域④，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑥，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；
8.2)电机正向制动运行时，当转子位置处于子区域①，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域③，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑥，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；
8.3)电机反向电动运行时，当转子位置处于子区域⑥，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域④，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；当转子位置处于子区域③，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域②，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域①，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；
8.4)电机反向制动运行时，当转子位置处于子区域⑥，B相磁链ψB＝ψL时，此刻转子位置选择为开通C相基准位置；当转子位置处于子区域⑤，B相磁链ψB＝ψH时，此刻转子位置选择为关断A相基准位置；当转子位置处于子区域④，A相磁链ψA＝ψL时，此刻转子位置选择为开通B相基准位置；当转子位置处于子区域③，A相磁链ψA＝ψH时，此刻转子位置选择为关断C相基准位置；当转子位置处于子区域②，C相磁链ψC＝ψL时，此刻转子位置选择为开通A相基准位置；当转子位置处于子区域①，C相磁链ψC＝ψH时，此刻转子位置选择为关断B相基准位置；
8.5)中高速运行时，在上述当前相开通基准位置基础上，延时0°～θr/6区间，开通当前相，在上述当前相关断基准位置基础上，提前θr/6～0°区间，关断当前相；
无需转子位置传感器，实现三相开关磁阻电机四象限控制。
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