一种混合励磁双凸极电机相电流重构方法
阅读说明：本技术 一种混合励磁双凸极电机相电流重构方法 (Method for reconstructing current of hybrid excitation doubly salient motor phase ) 是由 陈旭 张卓然 张伟秋 于立 于 2021-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明为一种混合励磁双凸极电机相电流重构方法,涉及电力电子及电力传动领域。本发明设计了一种混合励磁双凸极电机相电流重构方法,取消传统分别测量三相电流的三个电流传感器,仅使用一个电流传感器测量三相电流,搭配本发明设计的电流重构算法,在不降低采样精度的情况下,减少了电流传感器数量,降低了成本,降低了控制系统的体积与重量,提高了电机控制系统整体的功率密度。(The invention discloses a method for reconstructing the phase current of a hybrid excitation doubly salient pole motor, and relates to the field of power electronics and power transmission. The invention designs a current reconstruction method for a hybrid excitation doubly salient motor phase, which cancels three current sensors for respectively measuring three-phase current in the prior art, only uses one current sensor to measure the three-phase current, and combines the current reconstruction algorithm designed by the invention, thereby reducing the number of the current sensors, reducing the cost, reducing the volume and the weight of a control system and improving the overall power density of a motor control system under the condition of not reducing the sampling precision.)
技术领域
本发明涉及电力电子及电力传动领域，尤其涉及一种混合励磁双凸极电机相电流重构方法。
背景技术
混合励磁双凸极电机结构简单，可靠性高，定子无绕组与永磁体，适合运行于高速，可长时间运行于恶劣条件下，且成本低，故十分适合用于航空发电机、电动交通运载设备等高速且性能要求较高的应用场合。
在混合励磁双凸极电机的控制中，相电流的采样直接影响电流控制的性能以及故障保护策略的实施，是电机控制系统中一个至关重要的环节。在混合励磁双凸极电机系统中，通常毎一相绕组都要一个电流传感器进行相电流采样，用以提供各相电流进行单独控制。这些电流传感器的使用不但会增加电机系统的成本和体积，也会降低系统的可靠性。针对这个问题，专利CN201811321801.2《一种开关磁阻电机相电流重构方法》公开了一种使用两个电流传感器进行电流重构的方法，其将电流传感器安装于上母线中点和下母线中点位置，通过转子角度区间判断，对定子电流进行重构，虽然降低了电流传感器的个数，但仍传感器个数仍可以进一步减少。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决混合励磁双凸极电机驱动系统中电流传感器数量多造成成本高，体积重量大，可靠性低额问题。本发明提出一种混合励磁双凸极电机相电流重构方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
本发明提供一种混合励磁双凸极电机相电流重构方法，其由如下模块组成：电机控制器主电路(1)、电流传感器(2)、电流重构算法(3)、旋转变压器及解码电路(4)。所述的电机控制器主电路(1)由MOS管或IGBT管Q1～Q6组成。
优选的，电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q1的源极(发射极)、电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q4的漏极(集电极)连在一起并引出连至混合励磁双凸极电机定子绕组；电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q3的源极(发射极)、电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q6的漏极(集电极)、连在一起并引出连接至混合励磁双凸极电机定子绕组；电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q5的源极(发射极)、电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q2的漏极(集电极)连在一起并引出穿过电流传感器(2)连接至混合励磁双凸极电机定子绕组。
优选的，电源Uin的正极与MOS管或IGBT管Q1的漏极(集电极)相连并穿过电流传感器(2)与MOS管或IGBT管Q3、Q5的漏极(集电极)连在一起，电源Uin的负极与MOS管或IGBT管Q4的源极(集电极)相连并穿过电流传感器(2)与MOS管或IGBT管Q2、Q6的源极(集电极)连在一起。
优选的，穿过电流传感器(2)的三根线的穿过电流传感器(2)的方向按如下标准确定：假设穿过电流传感器(2)的三根线中仅有电流从电源Uin正极或MOS管或IGBT管Q1的漏极(集电极)流出，向MOS管或IGBT管Q3、Q5的漏极(集电极)流入，此时电流传感器(2)输出的是正的信号；假设穿过电流传感器(2)的三根线中仅有电流从电源Uin负极或MOS管或IGBT管Q4的源极(集电极)流出，向MOS管或IGBT管Q6、Q2的源极(集电极)流入，此时电流传感器(2)输出的是正的信号；假设穿过电流传感器(2)的三根线中仅有电流从MOS管或IGBT管Q2的漏极(集电极)或MOS管或IGBT管Q5的漏极(集电极)流出，向混合励磁双凸极电机定子绕组流入，此时电流传感器(2)输出的是正的信号。
优选的，电流传感器(2)输出穿过电流传感器(2)三根线的电流之和is。
优选的，电流重构算法(3)的输入是电流传感器(2)输出的穿过电流传感器(2)三根线的电流之和is，经过电流重构算法(3)运算，得到三相电流iA，iB，iC。
优选的，旋转变压器及解码电路(4)中，旋转变压器安装于混合励磁双凸极电机上，通过解码电路获得电机电角度θe。
优选的，电流重构算法(3)按下述计算方法进行：
将360°的电机电角度θe的范围平均分成0°～120°，120°～240°，240°～360°三个区间，从旋转变压器及解码电路(4)获得的电机电角度θe判断电机电角度所处区间，在电机电角度θe处在0°～120°区间内，iA＝-is/2，iB＝0，iC＝is/2；在电机电角度θe处在120°～240°区间内，iA＝-is，iB＝is，iC＝0，在电机电角度θe处在240°～360°区间内，iA＝0，iB＝-is，iC＝is。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明仅使用一个电流传感器就可以测量三相电流，减少了电流传感器数量，降低了成本，降低了控制系统的体积与重量，提高了电机控制系统整体的功率密度；
2、本发明设计的电流重构算法，通过区间判断，由电流传感器采集到的实际电流值通过十分简单的运算得到三相电流实际值，运算量小，且不降低采样精度。
附图说明
图1是本发明的硬件控制系统连接示意图。
图2是本发明的电流重构算法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
一种混合励磁双凸极电机相电流重构方法，其由如下模块组成：电机控制器主电路(1)、电流传感器(2)、电流重构算法(3)、旋转变压器及解码电路(4)。所述的电机控制器主电路(1)由MOS管或IGBT管Q1～Q6组成。
优选的，电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q1的源极(发射极)、电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q4的漏极(集电极)连在一起并引出连至混合励磁双凸极电机定子绕组；电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q3的源极(发射极)、电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q6的漏极(集电极)、连在一起并引出连接至混合励磁双凸极电机定子绕组；电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q5的源极(发射极)、电机控制器主电路(1)的MOS管或IGBT管Q2的漏极(集电极)连在一起并引出穿过电流传感器(2)连接至混合励磁双凸极电机定子绕组。
优选的，电源Uin的正极与MOS管或IGBT管Q1的漏极(集电极)相连并穿过电流传感器(2)与MOS管或IGBT管Q3、Q5的漏极(集电极)连在一起，电源Uin的负极与MOS管或IGBT管Q4的源极(集电极)相连并穿过电流传感器(2)与MOS管或IGBT管Q2、Q6的源极(集电极)连在一起。
优选的，穿过电流传感器(2)的三根线的穿过电流传感器(2)的方向按如下标准确定：假设穿过电流传感器(2)的三根线中仅有电流从电源Uin正极或MOS管或IGBT管Q1的漏极(集电极)流出，向MOS管或IGBT管Q3、Q5的漏极(集电极)流入，此时电流传感器(2)输出的是正的信号；假设穿过电流传感器(2)的三根线中仅有电流从电源Uin负极或MOS管或IGBT管Q4的源极(集电极)流出，向MOS管或IGBT管Q6、Q2的源极(集电极)流入，此时电流传感器(2)输出的是正的信号；假设穿过电流传感器(2)的三根线中仅有电流从MOS管或IGBT管Q2的漏极(集电极)或MOS管或IGBT管Q5的漏极(集电极)流出，向混合励磁双凸极电机定子绕组流入，此时电流传感器(2)输出的是正的信号。
优选的，电流传感器(2)输出穿过电流传感器(2)三根线的电流之和is。
优选的，电流重构算法(3)的输入是电流传感器(2)输出的穿过电流传感器(2)三根线的电流之和is，经过电流重构算法(3)运算，得到三相电流iA，iB，iC。
优选的，旋转变压器及解码电路(4)中，旋转变压器安装于混合励磁双凸极电机上，通过解码电路获得电机电角度θe。
优选的，电流重构算法(3)按下述计算方法进行：
将360°的电机电角度θe的范围平均分成0°～120°，120°～240°，240°～360°三个区间，从旋转变压器及解码电路(4)获得的电机电角度θe判断电机电角度所处区间，在电机电角度θe处在0°～120°区间内，iA＝-is/2，iB＝0，iC＝is/2；在电机电角度θe处在120°～240°区间内，iA＝-is，iB＝is，iC＝0，在电机电角度θe处在240°～360°区间内，iA＝0，iB＝-is，iC＝is。