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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种基于非饱和电感重构的开关磁阻电机转子位置估计方法，通过相似三角形求解算法实时计算电机的非饱和电感与视在电感之间的差值进而重构出7.5°至15°区域、22.5°至30°区域和37.5°至45°区域内的非饱和电感，然后利用线性回归分析算法计算0°至7.5°区域、15°至22.5°区域和30°至37.5°区域内的非饱和虚拟电感，根据重构出的非饱和电感和虚拟电感计算任意时刻电机转子位置，根据计算出的电机转子位置计算电机转速。所提的方法能够有效避免电机饱和对转子位置精度的影响，估计转子位置精确度高，无需存储大量数据，且适用于高低速运行工况，具有良好的适用范围。

主权项：1.一种基于非饱和电感重构的开关磁阻电机转子位置估计方法，其特征在于，所述估计方法通过相似三角形求解算法实时计算电机的非饱和电感与视在电感之间的差值进而重构出7.5°至15°区域、22.5°至30°区域和37.5°至45°区域内的非饱和电感，然后利用线性回归分析算法计算0°至7.5°区域、15°至22.5°区域和30°至37.5°区域内的非饱和虚拟电感，根据重构出的非饱和电感和虚拟电感计算任意时刻电机转子位置，根据计算出的电机转子位置计算电机转速；所述基于非饱和电感重构的开关磁阻电机转子位置估计方法包括如下步骤：步骤1：将每个转子周期划分为六个区域，分别为区域I～区域VI；步骤2：将各区域电感和转子位置的关系写成相对应函数关系式；步骤3：获得7.5°和15°位置处的视在电感表达式；步骤4：提出一种基于相似三角形求解的非饱和电感重构方法，用以计算7.5°至15°区域、22.5°至30°区域和37.5°至45°区域内非饱和电感函数关系式，并利用线性回归算法将非饱和电感关系式分别延伸至15°至22.5°区域、30°至37.5°区域和0°至7.5°区域内；步骤5：利用重构出的非饱和电感估计电机转子位置角度，根据转子位置角度实时计算电机转速；步骤1的具体操作是：三相128结构开关磁阻电机旋转一圈为8个周期，一个周期为0°～45°；根据三相电感的对称性及交点情况，可将每个转子周期划分为六个区域，每个区域的分界线对应交点的角度分别是0°、7.5°、15°、22.5°、30°、37.5°、45°；步骤2的具体操作是：在转子位置估计方案中，在区域Ⅰ至区域Ⅵ选择合适的相绕组非饱和电感计算电机转子位置：在区域Ⅱ和区域Ⅴ，选择A相绕组非饱和电感进行转子位置估计；在区域Ⅰ和区域Ⅳ，选择B相绕组非饱和电感进行转子位置估计；在区域Ⅲ和区域Ⅵ，选择C相绕组非饱和电感进行转子位置估计；各区域非饱和电感与转子位置的关系为： 式中，Lkθ为开关磁阻电机第k相绕组的相电感函数；L7.5、L15分别是转子位置角为7.5°和15°的相电感值；n为区域序号，区域Ⅰ至区域Ⅵ分别对应1至6；θ为转子位置角；步骤3的具体操作是：视在电感的计算表达式为： 式中，uk、ik、Lk、Ψk分别是第k相绕组的相电压、相电流、相电感和磁链；R是电机内阻；Ψk0是电机初始磁链值；采用四次多项式对求取磁链进行拟合，获得7.5°和15°位置处的磁链和电流的函数关系为： 式中，Ψi,7.5、Ψi,15分别是7.5°和15°位置处的磁链值；i是电流值；由式2和式3可得视在电感和电流的函数关系为： 式中，Li,7.5、Li,15分别是7.5°和15°位置处的电感值；步骤4的具体操作是：获得电机7.5°位置处的固定非饱和电感，将电机绕组电流带入式4得到15°位置处的视在电感，然后求得电机在任意位置θ处的非饱和电感值为： 式中，Lsθ、Luθ分别为电机在θ位置处的视在电感值和非饱和电感值；Ls15、Lu15分别为电机在15°位置处的视在电感值和非饱和电感值；△L为电机在θ位置处的非饱和电感和视在电感值之差；L7.5是转子位置角为7.5°的相电感值；计算15°至22.5°区域、30°至37.5°区域和0°至7.5°区域内的虚拟电感函数关系的具体操作是：根据式5可以求得7.5°至15°区域、22.5°至30°区域和37.5°至45°区域内任意位置的非饱和电感值，并确定线性回归系数，利用线性回归算法将非饱和电感关系式分别延伸至15°至22.5°区域、30°至37.5°区域和0°至7.5°区域内，获得的非饱和虚拟电感函数关系为： 式中，为第k相绕组在区域15°～22.5°的虚拟电感值；l为区域II、区域IV和区域VI的计算长度；k为采样点的值；N为区域II和区域III、区域IV和区域V及区域VI和区域I的计算长度；为线性回归系数；式6中线性回归系数表达式为： 式中，Lk为计算得到的第k个计算时刻的非饱和电感值；根据式6和式7可得每周期非饱和电感函数关系式为： 式中，Lkθ为第k相绕组在区域7.5°～15°的视在电感值；L15是转子位置角为15°的相电感值；θ为转子位置角；n为区域序号；步骤5的具体操作是：利用重构出的非饱和电感值，并根据式8中电感和位置角度的关系可以实时计算估计转子位置角为： 式中，θk为第k个采样点的转子位置角；Lkθ为视在电感值；为虚拟电感值；由式9中的转子位置角度关系可以计算出开关磁阻电机的转速为： 式中，δ为开关磁阻电机的转速；T为采样周期；θk+1为第k+1个采样点的转子位置角。

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百度查询： 中国矿业大学 基于非饱和电感重构的开关磁阻电机转子位置估计方法