具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

图1为本发明开关磁阻电机无位置传感器控制方法流程图；本实施例提供上述基于差值电感矢量法的开关磁阻电机无位置传感器控制方法的步骤，具体为：

S1：实时计算开关磁阻电机的三相电感值，并将三相电感值用傅里叶级数形式表示，得到用傅里叶级数形式表示的三相电感值；

S2：将用傅里叶级数形式表示的三相电感值延迟π度，得到延迟π度后的三相电感值，将延迟π度后三相电感值与用傅里叶级数形式表示的三相电感值前后做差，得到三相电感差值；

S3：将三相电感差值互相减法作差，得到三相差值电感，构造三相差值电感函数关系式；

S4：将得到的三相差值电感单位化，利用反正切函数对单位化处理后的差值电感进行转子位置角度预估；

S5：由于反正切函数值域有限，故对三相差值电感进行逻辑分区，选取电感最大相作为位置角度估计相，可将一个机械周期的三相差值电感分为三个逻辑区间，在不同的逻辑区间选择不同差值电感作为估计相；

S6：利用反正切函数结合差值电感逻辑分区，得到单个周期内任意时刻的转子位置角度信息；

S7：根据任意时刻转子位置角度信息，对开关磁阻电机输出相应的控制信号来控制功率变换器的功率开关管导通、关断，实现开关磁阻电机无位置传感器控制。

图2为本发明开关磁阻电机相电感坐标变换图，由图2可知，通过对电感进行坐标变换以及差值电感辨识，电感波形更接近于正弦波。根据堵转试验检测到的磁链与电流的数据，可求得任意转子位置的电感曲线；

开关磁阻电机采用单相导通运行控制，通常利用数学积分形式计算相绕组的磁链值，如下式所示：

ψ_(k+1)＝ψ_k+(u_k-R_ki_k)ΔT (1)

式(1)中，ψ_(k+1)为下一采样时刻相绕组的磁链值，为当前采样时刻相绕组磁链值，u_k、R_k和i_k分别为为第k相绕组的相电压、电阻以及绕组电流，ΔT为采样周期。

结合磁链-电流-电感之间的函数关系，由SRM相电感L(i,θ)可根据其与相磁链和电流之间的关系计算得到，如下式所示：

其中：ψ(i,θ)表示电机的磁链是电流i和转子位置角θ的函数；L(i,θ)表示相电感也是电流和转子角度θ的函数。

通过对电感进行坐标变换以及差值电感辨识，进而利用差值电感估算转子位置角度；以b相电感为例得到：

式(3)中，L_b为b相电感，L₀为b相电感基波分量，L_n为傅里叶展开式系数，n为谐波次序，ω为角速度；

将b相电感延迟π度,得到

式(4)中，L_bd为延迟π度后的b相电感；

延迟前后电感做差，得到

ΔL_b＝L_b-L_bd (5)

式(5)中，ΔL_b为b相延迟前后做差得到的电感。

得到ΔL_b,同理计算得到ΔL_a和ΔL_c,坐标变换后的三相电感函数表达式如下式所示；

上(6)式中，L_n是傅里叶系数，n是谐波次序，ω是角速度，m时正整数；

利用三相电感的对称性，将所得电感ΔL_a、ΔL_b和ΔL_c做差：

式(7)中，ΔL_a、ΔL_b以及ΔL_c分别a、b、c三相电感平移做差后得到的电感，ΔL_ab、ΔL_bc以及ΔL_ca为三相差值电感；

进一步地，

式(8)中，ΔL_ab、ΔL_bc和ΔL_ca为三相差值电感。

将上述得到的差值电感ΔL_ab、ΔL_bc以及ΔL_ca进行单位化，然后将其看作估计转子位置的电感用来估计转子角度。

优选地，上述S5:由于反正切函数值域有限，故对三相差值电感进行逻辑分区，选取电感最大相作为位置角度估计相，可将一个机械周期的三相差值电感分为三个逻辑区间，在不同的逻辑区间选择不同差值电感估计转子位置；包括以下步骤：

S5-1:根据电机坐标变换理论，将单位化后的三相差值电感转换在α-β坐标系中，利用反正切函数求取转子位置信息；

式(10)中，ΔL′_ab、ΔL′_bc以及ΔL′_ca分别为单位化后的三相差值电感，L_α和L_β为将其进行3/2变换后得到的α轴和β轴的电感分量。

上(11)式中，θ₀为三相差值电感合成矢量的相位角。

S5-2)由于反正切函数值域为(-π/2,π/2)，故为了获得整个周期的转子位置信息，将三相差值电感进行逻辑分区，选取电感幅值最大相为位置角度估计相。如下图所示为电感逻辑分区估计表：

表1差值电感逻辑分区表

结合步骤S5-1)和步骤S5-2)，可以获得一个完整周期内任意时刻的转子位置角度如下式所示：

式(12)中，θ_ab、θ_bc和θ_ca分别为利用三相差值电感ΔL′_ab、ΔL′_bc以及ΔL′_ca在不同区间估计的转子位置角度，θ为任意时刻的转子位置角。

图3为本发明利用差值电感矢量法估算转子位置原理示意图，由于三相差值电感ΔL_ab、ΔL_bc和ΔL_ca对称且互差120°，如图3所示，利用3/2变换将三相差值电感转换在直角坐标系，结合反正切函数可计算处出和矢量相位角，根据和矢量电感相位角与转子位置角度的关系可估算出任意时刻的转子位置角度。

图4为本发明开关磁阻电机无位置传感器控制方法整体系统框图，由图4可知，整个系统包括SRM,功率变换器，电流控制器、转速调节器以及无位置控制器；其中，功率变换器采用不对称功率变换电路，电流控制器为电流斩波控制。无位置控制器首先通过AD采样采集电压电流信号，进行三相电感值计算，然后对电感进行坐标变换以及差值电感辨识，利用差值电感进行电感逻辑分区，结合反正切函数估算出转子位置角度。

图5为本发明功率变换电路的硬件电路图，由图5可知，该功率变换电路拓扑每相是由两个主开关器件和两个续流二极管组成，通过控制开关器件导通和关断便可以控制电机绕组工作在不同的状态。即当上下桥臂同时导通时，绕组处于正电压状态；当其中一个导通，另一个关断时，处于零电压状态；当上下桥臂均关断时，处于负电压状态，图中续流二极管的作用是在零电压和负电压状态下对绕组进行续流。本发明控制系统使用两块IPM器件构造不对称半桥结构功率变换电路。将两块IPM输入端P、N都连接到直流母线上，将IPM1输出端U₁、V₁、W₁连接到三相绕组的一端，将IPM2的输出端U₂、V₂、W₂连接到另一端。IPM1下三个桥臂和IPM2上三个桥臂的IGBT处于OFF状态，这样便搭接成了不对称半桥式的功率拓扑结构。其中，A相绕组由IPM1的A_up和IPM2的A_down组合控制，其他两相绕组的控制与b相类似。其中，每个IPM模块内部由六个IGBT搭建，且内部已将开关器件、驱动电路、过压过流保护电路以及故障检测电路集成到一起，具有高稳定性和强抗干扰能力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。