一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法及應(yīng)用

授權(quán)公告號：CN109391183B

授權(quán)公告日：2020.05.08

專利權(quán)人：南京信息工程大學(xué)

發(fā) 明 人：蔡駿; 陸琳娜; 向程; 劉澤遠(yuǎn); 趙興強(qiáng)

位置信號是開關(guān)磁阻電機(jī)高性能控制的基本條件，傳統(tǒng)的位置傳感器受限于溫度、油污等環(huán)境因素，在低溫、高溫等惡劣工作環(huán)境中通常無法正常運(yùn)行。無位置傳感器技術(shù)是利用開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁特性來估計(jì)轉(zhuǎn)子位置的方式，該方式可以在不增加硬件條件的情況下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置的估計(jì)或驅(qū)動信號的直接獲取，從而取代傳統(tǒng)的傳感器。理想情況下無位置傳感器可以降低系統(tǒng)的成本和體積，也可以增加系統(tǒng)的可靠性，能適合高溫、高速、以及多種工況。但無位置傳感器算法通常受限于復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型、智能算法、觀測器等復(fù)雜算法，對控制器要求非常高、占用控制其資源大，算法與電機(jī)控制耦合嚴(yán)重等問題，目前無位置傳感器技術(shù)仍然是開關(guān)磁阻電機(jī)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。尤其在起動階段，如何實(shí)現(xiàn)帶載運(yùn)行時電感飽和模式下的精確初始定位和超低速階段的連續(xù)位置估計(jì)，以及低速運(yùn)行時的位置估計(jì)算法的容錯控制，仍然是亟待解決的技術(shù)問題。本發(fā)明為解決上述問題，提出一種無位置傳感器低速起動和容錯控制方法，實(shí)現(xiàn)了精確初始定位和超低速位置連續(xù)估計(jì)，在低速運(yùn)行階段采用閥值脈沖方式實(shí)現(xiàn)各相位置檢索脈沖的獨(dú)立估計(jì)，從而具備容錯功能。此外，通過將電機(jī)各相相對極繞組串聯(lián)，形成每相兩套獨(dú)立的相繞組，采用兩串兩并的方式連接，采用一套功率變換器在每相兩組繞組的獨(dú)立注入和估計(jì)，從先實(shí)現(xiàn)位置估計(jì)算法的冗余備份。或者采用兩套功率變換器將兩組獨(dú)立繞組分開而組成電機(jī)雙通道控制形式，使得電機(jī)本體、功率變換器以及無位置傳感器算法都能實(shí)現(xiàn)雙余度備份。該方法的實(shí)施有助于提升開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的系統(tǒng)容錯能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，也進(jìn)一步提升了開關(guān)磁阻電機(jī)在諸如電動汽車驅(qū)動電機(jī)、起動發(fā)電機(jī)、高端電動工具、壓縮機(jī)、離心機(jī)電機(jī)等需要頻繁起動的應(yīng)用領(lǐng)域的控制性能。拓寬了開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

一種具備冗余、容錯能力的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法，去除了傳統(tǒng)的位置傳感器，并提升開關(guān)磁阻電機(jī)的頻繁可靠起動性能。

設(shè)計(jì)了一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法，包括非導(dǎo)通相高頻信號注入與響應(yīng)電流峰值抑制方法，當(dāng)導(dǎo)通相關(guān)斷、且續(xù)流電流低于預(yù)設(shè)閥值后，針對非導(dǎo)通相注入高頻電壓脈沖，在脈沖注入的同時，對脈沖響應(yīng)電流進(jìn)行斬波處理。

一種優(yōu)選技術(shù)方案：包括脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法，通過計(jì)算相開通與關(guān)斷時、所對應(yīng)上升斜率和下降斜率的斜率差值，將相開通與關(guān)斷的相電壓方程連立，計(jì)算獲得脈沖注入?yún)^(qū)的增量電感值，即為脈沖注入?yún)^(qū)的相電感。

一種優(yōu)選技術(shù)方案：包括注入斬波區(qū)域關(guān)閉方法，將計(jì)算所獲電感值與預(yù)設(shè)電感底部閥值L low 比較，若計(jì)算所獲電感值L A 小于預(yù)設(shè)電感底部閥值L low 時，則關(guān)閉斬波區(qū)域，切換電感估計(jì)相，非導(dǎo)通區(qū)域進(jìn)入無脈沖注入的無激勵區(qū)。

一種優(yōu)選技術(shù)方案：包括位置估計(jì)區(qū)確定方法，基于非導(dǎo)通相高頻信號注入方法，當(dāng)任意相進(jìn)入高頻注入或注入?yún)^(qū)斬波控制后，即計(jì)算該相相電感值，當(dāng)計(jì)算所獲該相相電感值大于L low ，且小于或等于預(yù)設(shè)電感頂部閥值L High 時，該相即作為估計(jì)相，依次類推，進(jìn)而確定位置估計(jì)區(qū)。

一種優(yōu)選技術(shù)方案：包括靜止起動和低速連續(xù)位置估計(jì)方法，基于脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法，在初始位置估計(jì)和低轉(zhuǎn)速區(qū)域，針對電感計(jì)算區(qū)、不飽和電感相對轉(zhuǎn)子位置角曲線進(jìn)行建模和查表處理，進(jìn)而通過實(shí)時計(jì)算相電感，獲得各相的轉(zhuǎn)子估計(jì)位置，將各相的轉(zhuǎn)子估計(jì)位置進(jìn)行組合，獲得得到整個電周期的轉(zhuǎn)子位置信號。

一種優(yōu)選技術(shù)方案：包括起動后中低速運(yùn)行時具備容錯能力的位置估計(jì)方法，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到200 轉(zhuǎn)/分以上，將各相全周期不飽和電感上、下交點(diǎn)位置的電感值，分別作為上部閥值和下部閥值，將計(jì)算電感值與上部閥值和下部閥值比較，基于位置估計(jì)區(qū)確定方法，得到相應(yīng)的位置脈沖信號。

與上述相對應(yīng)，解決技術(shù)問題是提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法的應(yīng)用，針對雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，以及低速運(yùn)行時的冗余、容錯控制，提升無位置傳感器位置估計(jì)的冗余和容錯能力，增強(qiáng)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。

為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：設(shè)計(jì)了一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法的應(yīng)用，包括針對單通道開關(guān)磁阻電機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)；單通道開關(guān)磁阻電機(jī)為A、B、C三相單通道開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，開關(guān)磁阻電機(jī)各相中，兩對相對定子極繞組分別彼此串聯(lián)，分別形成兩套獨(dú)立串聯(lián)繞組，并將兩套獨(dú)立串聯(lián)繞組相互并聯(lián)，構(gòu)成所對應(yīng)相的繞組；功率變換器母線端接直流母線電壓源Um，與濾波電解電容Cm 并聯(lián)后接入功率變換器第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，第一橋臂第一開關(guān)管T1 的集電極接至直流母線電壓源正極，發(fā)射極接C 相繞組，C 相繞組另一端接至第二開關(guān)管T2 的集電極，第二開關(guān)管T2 的發(fā)射極接至直流母線電壓源負(fù)極，第二開關(guān)管T2 的集電極接至第一二極管D1 的陽極，第一二極管的陰極接至直流電壓源的正極，第二二極管D2 的陽極接至直流電壓源的負(fù)極，第二二極管D2 的陰極接至第一開關(guān)管的發(fā)射極，第二橋臂和第三橋臂的接法與第一橋臂接法一致；每相繞組的兩個并聯(lián)支路分別通過電流傳感器進(jìn)行電流檢測；

基于上述開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)，在靜止起動和低速運(yùn)行時，針對開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)中的各相繞組，選取至少一條檢測信號正常的支路，應(yīng)用非導(dǎo)通相高頻信號注入與響應(yīng)電流峰值抑制方法、脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法、注入斬波區(qū)域關(guān)閉方法、位置估計(jì)區(qū)確定方法、靜止起動和低速連續(xù)位置估計(jì)方法、以及起動后中低速運(yùn)行時具備容錯能力的位置估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。

同時，提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法的應(yīng)用，針對雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，以及低速運(yùn)行時的冗余、容錯控制，提升無位置傳感器位置估計(jì)的冗余和容錯能力，增強(qiáng)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。

設(shè)計(jì)了一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法的應(yīng)用，包括針對雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)；雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)為A、B、C 三相雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，開關(guān)磁阻電機(jī)為A、B、C 三相開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，開關(guān)磁阻電機(jī)各相中，兩對相對定子極繞組分別彼此串聯(lián)，分別形成兩套獨(dú)立串聯(lián)繞組；針對各相中的其中一套獨(dú)立串聯(lián)繞組，通過功率變換器1 組成開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動控制通道1；以及針對各相中另一套獨(dú)立串聯(lián)繞組，通過功率變換器2 組成開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動控制通道2；并通過共用控制器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動控制通道1 和驅(qū)動控制通道2 的獨(dú)立控制；驅(qū)動控制通道1 和驅(qū)動控制通道2 的電路拓?fù)湟恢拢?qū)動控制通道1 和驅(qū)動控制通道2 并聯(lián)接入公共的直流母線電壓源Um，與濾波電解電容Cm 并聯(lián)后接入功率變換器第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，第一橋臂第一開關(guān)管T1 的集電極接至直流母線電壓源正極，發(fā)射極接C 相繞組，C 相繞組另一端接至第二開關(guān)管T2 的集電極，第二開關(guān)管T2 的發(fā)射極接至直流母線電壓源負(fù)極，第二開關(guān)管T2 的集電極接至第一二極管D1 的陽極，第一二極管的陰極接至直流電壓源的正極，第二二極管D2 的陽極接至直流電壓源的負(fù)極，第二二極管D2 的陰極接至第一開關(guān)管的發(fā)射極，第二橋臂和第三橋臂的接法與第一橋臂接法一致；每相繞組的兩個并聯(lián)支路分別通過電流傳感器進(jìn)行電流檢測；

基于上述開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)，在靜止起動和低速運(yùn)行時，針對開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)中的各相繞組，選取至少一條檢測信號正常的支路，應(yīng)用非導(dǎo)通相高頻信號注入與響應(yīng)電流峰值抑制方法、脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法、注入斬波區(qū)域關(guān)閉方法、位置估計(jì)區(qū)確定方法、靜止起動和低速連續(xù)位置估計(jì)方法、以及起動后中低速運(yùn)行時具備容錯能力的位置估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。

一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法及應(yīng)用，采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

設(shè)計(jì)一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精確初始定位和超低速位置連續(xù)估計(jì)，以及低速運(yùn)行時的冗余、容錯控制。同時通過開關(guān)磁阻電機(jī)繞組組合方式和雙通道功率控制方式進(jìn)一步提升無位置傳感器控制所需要繞組電流信息的檢測余度，從而提升無位置傳感器位置估計(jì)的冗余和容錯能力，增強(qiáng)開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。適合可靠性要求極高、惡劣工作環(huán)境和頻繁大扭矩起停的特殊應(yīng)用場合，在諸如航空航天起動發(fā)電機(jī)、電動燃油泵、新能源汽車驅(qū)動電機(jī)、高端裝備主軸電機(jī)、電動工具驅(qū)動電機(jī)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

實(shí)施方式：

一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法，如圖1 所示，實(shí)際應(yīng)用中，包括非導(dǎo)通相高頻信號注入與響應(yīng)電流峰值抑制方法、脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法、注入斬波區(qū)域關(guān)閉方法、位置估計(jì)區(qū)確定方法、靜止起動和低速連續(xù)位置估計(jì)方法、起動后中低速運(yùn)行時具備容錯能力的位置估計(jì)方法。

其中，為避開起動階段導(dǎo)通區(qū)電流大使得相電感飽和非線性強(qiáng)的問題，提出非導(dǎo)通相高頻信號注入與響應(yīng)電流峰值抑制方法，當(dāng)導(dǎo)通相關(guān)斷、且續(xù)流電流低于預(yù)設(shè)閥值后，針對非導(dǎo)通相注入高頻電壓脈沖，在脈沖注入的同時，對脈沖響應(yīng)電流進(jìn)行斬波處理。以A 相為例，當(dāng)A 相非導(dǎo)通區(qū)脈沖電流超過初設(shè)斬波限值時，進(jìn)行電流斬波控制限值脈沖電流大小，從而避開高壓起動階段脈沖電流過大而產(chǎn)生的負(fù)轉(zhuǎn)矩影響，也可以避免當(dāng)相繞組電阻非常小時，注入頻率的選取不當(dāng)而造成響應(yīng)電流過大燒毀功率系統(tǒng)的問題。該方式可以使得非導(dǎo)通區(qū)注入頻率不至于過高，從而減小開關(guān)損耗和電磁干擾，有利于非導(dǎo)通區(qū)電感估計(jì)。在非導(dǎo)通相高頻信號注入的區(qū)域，由于響應(yīng)電流為脈沖電流或者斬波電流，開關(guān)管維持較高頻率的通斷控制，相開通和關(guān)斷的切換的時間可以忽略不計(jì)。因此在開通與關(guān)斷的切換瞬間電流和轉(zhuǎn)速可以視為不變，那么通過計(jì)算相開通與關(guān)斷時的上升斜率和下降斜率的斜率差值，將開通和關(guān)斷的相電壓方程連立，即可計(jì)算出該點(diǎn)位置的增量電感值。由于非導(dǎo)通區(qū)脈沖電流得以限制于飽和電流以下，那么所得到的增量電感可以近似等于相電感。

脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法，由于響應(yīng)電流為脈沖電流或者斬波電流，開關(guān)管維持較高頻率的通斷控制，相開通和關(guān)斷的切換的時間可以忽略不計(jì)，因此在開通與關(guān)斷的切換瞬間，電流和轉(zhuǎn)速可以看做不變，通過計(jì)算相開通與關(guān)斷時、所對應(yīng)上升斜率和下降斜率的斜率差值，將相開通與關(guān)斷的相電壓方程連立，計(jì)算獲得脈沖注入?yún)^(qū)的增量電感值，由于非導(dǎo)通區(qū)脈沖電流得以限制于飽和電流以下，那么所得到的增量電感值可以近似等于相電感，即為脈沖注入?yún)^(qū)的相電感。

注入斬波區(qū)域關(guān)閉方法，將計(jì)算所獲電感值與預(yù)設(shè)電感底部閥值L low 比較，若計(jì)算所獲電感值L A 小于預(yù)設(shè)電感底部閥值L low 時，則關(guān)閉斬波區(qū)域，切換電感估計(jì)相，非導(dǎo)通區(qū)域進(jìn)入無脈沖注入的無激勵區(qū)。

為利用各相非導(dǎo)通區(qū)所計(jì)算的相電感來進(jìn)行位置估計(jì)，需要確定各相進(jìn)行位置估計(jì)所在的區(qū)間，為此提出位置估計(jì)區(qū)確定方法，以電機(jī)運(yùn)行控制相序?yàn)锳-B-C 為例，A 相電感等于所預(yù)設(shè)底部電感閥值L low 時刻，所對應(yīng)的B 相電感值大小為頂部電感閥值L High，基于非導(dǎo)通相高頻信號注入方法，當(dāng)任意相進(jìn)入高頻注入或注入?yún)^(qū)斬波控制后，即計(jì)算該相相電感值，當(dāng)計(jì)算所獲該相相電感值大于L low，且小于或等于預(yù)設(shè)電感頂部閥值L High 時，該相即作為估計(jì)相，依次類推，進(jìn)而確定位置估計(jì)區(qū)。此外，當(dāng)判斷到當(dāng)計(jì)算電感LA 小于底部電感閥值L low 時，則可以關(guān)閉斬波區(qū)域，切換電感估計(jì)相，非導(dǎo)通區(qū)域進(jìn)入無脈沖注入的無激勵區(qū)，該方式可以進(jìn)一步避開脈沖注入的負(fù)轉(zhuǎn)矩影響。

在確定估計(jì)區(qū)間后，即可實(shí)施靜止起動和低速運(yùn)行時的連續(xù)位置估計(jì)，即靜止起動和低速連續(xù)位置估計(jì)方法，基于脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法，在初始位置估計(jì)和低轉(zhuǎn)速區(qū)域，針對電感計(jì)算區(qū)、不飽和電感相對轉(zhuǎn)子位置角曲線進(jìn)行傅里葉級數(shù)擬合、查表或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行建模和查表處理，進(jìn)而通過實(shí)時計(jì)算相電感，獲得各相的轉(zhuǎn)子估計(jì)位置，將各相的轉(zhuǎn)子估計(jì)位置進(jìn)行組合，獲得得到整個電周期的轉(zhuǎn)子位置信號。

起動后中低速運(yùn)行時具備容錯能力的位置估計(jì)方法，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到200 轉(zhuǎn)/分以上，將各相全周期不飽和電感上、下交點(diǎn)位置的電感值，分別作為上部閥值和下部閥值，將計(jì)算電感值與上部閥值和下部閥值比較，基于位置估計(jì)區(qū)確定方法，得到相應(yīng)的位置脈沖信號；由于脈沖上升沿和下降沿均為特殊位置點(diǎn)，通過記錄相鄰檢索脈沖邊沿時刻，即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和位置信號的估計(jì)，該方式具備各相估計(jì)完全獨(dú)立的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)一相或兩相檢測信號丟失故障時的無位置傳感器容錯控制，因此該無位置傳感器方法具備多冗余和強(qiáng)容錯能力。

基于上述所設(shè)計(jì)的各個方法，只需要分別檢測各相繞組電流即可實(shí)現(xiàn)，而與各相繞組采用該相各定子極繞組全串聯(lián)、兩串兩并聯(lián)、全并聯(lián)的方式無關(guān)，該位置估計(jì)方法在電機(jī)起動后的中低速運(yùn)行模式已經(jīng)具備三相冗余和容錯估計(jì)能力；因此，基于上述所設(shè)計(jì)的各個方法，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器低速起動冗余容錯控制方法的應(yīng)用，包括針對單通道開關(guān)磁阻電機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)；以及針對雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。

如圖2 所示單通道開關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)框圖，其由控制器，一套功率變換器連接開關(guān)磁阻電機(jī)繞組而構(gòu)成，開關(guān)磁阻電機(jī)繞組可以采用全串聯(lián)、兩串聯(lián)后再并聯(lián)、以及全并聯(lián)三種連接模式。繞組全串聯(lián)的功率變換器拓?fù)淙鐖D3 所示，繞組兩串聯(lián)后再并聯(lián)的功率變換器拓?fù)淙鐖D4 所示，繞組全并聯(lián)的功率變換器拓?fù)淙鐖D5 所示。功率變換器采用傳統(tǒng)的不對稱半橋拓?fù)?，有三個橋臂構(gòu)成，每個橋臂連接一相繞組。圖3 ～圖5 三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每相繞組電流采用一個電流傳感器進(jìn)行相電流檢測。由于圖1 所示的位置估計(jì)方法只需要分別檢測各相繞組電流即可實(shí)現(xiàn)，而與各相繞組采用該相各定子極繞組全串聯(lián)、兩串兩并聯(lián)、全并聯(lián)的方式無關(guān)，該位置估計(jì)方法在電機(jī)起動后的中低速運(yùn)行模式已具備三相冗余和容錯估計(jì)能力。

針對單通道開關(guān)磁阻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)中，單通道開關(guān)磁阻電機(jī)為A、B、C 三相單通道開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，開關(guān)磁阻電機(jī)各相中，兩對相對定子極繞組分別彼此串聯(lián)，分別形成兩套獨(dú)立串聯(lián)繞組，并將兩套獨(dú)立串聯(lián)繞組相互并聯(lián)，構(gòu)成所對應(yīng)相的繞組；如圖6 所示，即將開關(guān)磁阻電機(jī)A 相兩對相對定子極繞組a1 和a3 串聯(lián)，a2 和a4 串聯(lián)，從而形成兩套獨(dú)立的繞組，將兩對繞組并聯(lián)后作為A 相繞組，B 相兩對相對定子極繞組b1 和b3 串聯(lián)，b2 和b4 串聯(lián)，從而形成兩套獨(dú)立的繞組，將兩對繞組并聯(lián)后作為B 相繞組，C 相兩對相對定子極繞組c1 和c3 串聯(lián)，c2 和c4 串聯(lián)，從而形成兩套獨(dú)立的繞組，將兩對繞組并聯(lián)后作為C 相繞組，A、B、C三相均構(gòu)成兩串兩并形式；功率變換器母線端接直流母線電壓源Um，與濾波電解電容Cm 并聯(lián)后接入功率變換器第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，第一橋臂第一開關(guān)管T1 的集電極接至直流母線電壓源正極，發(fā)射極接C 相繞組，C 相繞組另一端接至第二開關(guān)管T2 的集電極，第二開關(guān)管T2 的發(fā)射極接至直流母線電壓源負(fù)極，第二開關(guān)管T2 的集電極接至第一二極管D1 的陽極，第一二極管的陰極接至直流電壓源的正極，第二二極管D2 的陽極接至直流電壓源的負(fù)極，第二二極管D2 的陰極接至第一開關(guān)管的發(fā)射極，第二橋臂和第三橋臂的接法與第一橋臂接法一致；每相繞組的兩個并聯(lián)支路分別通過電流傳感器進(jìn)行電流檢測；即每相繞組的兩個并聯(lián)支路分別通過電流傳感器進(jìn)行電流檢測，S1 和S2 電流傳感器分別檢測a1 和a3 的串聯(lián)支路與a2 和a4 的串聯(lián)支路，S3 和S4 電流傳感器分別檢測b1 和b3 的串聯(lián)支路與b2 和b4 的串聯(lián)支路，S5 和S6 電流傳感器分別檢測c1 和c3 的串聯(lián)支路與c2 和c4 的串聯(lián)支路；采用功率變換器和相繞組連接結(jié)構(gòu)，每相繞組均具備冗余支路。

基于上述開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)，此外由于各相繞組均存在冗余支路，因此可以滿足在出現(xiàn)檢測信號故障時位置估計(jì)算法的冗余備份和容錯運(yùn)行，在起動后的低速運(yùn)行時，則在靜止起動和低速運(yùn)行時，針對開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)中的各相繞組，選取至少一條檢測信號正常的支路，應(yīng)用非導(dǎo)通相高頻信號注入與響應(yīng)電流峰值抑制方法、脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法、注入斬波區(qū)域關(guān)閉方法、位置估計(jì)區(qū)確定方法、靜止起動和低速連續(xù)位置估計(jì)方法、以及起動后中低速運(yùn)行時具備容錯能力的位置估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)，無位置傳感器位置估計(jì)算法存在6 倍的冗余度，可維持開關(guān)磁阻電機(jī)的高可靠的無位置傳感器冗余和容錯控制。

如圖7 所示雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)的控制系統(tǒng)框圖，相較于傳統(tǒng)單通道的方式，雙通道采用兩套功率變換器和一套公共的控制器，并將開關(guān)磁阻電機(jī)各相繞組分成兩套獨(dú)立的相繞組，分別通過兩套功率變換器進(jìn)行獨(dú)立控制。

針對雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)中；雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)為A、B、C 三相雙通道開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，開關(guān)磁阻電機(jī)為A、B、C 三相開關(guān)磁阻電機(jī)，其中，開關(guān)磁阻電機(jī)各相中，兩對相對定子極繞組分別彼此串聯(lián)，分別形成兩套獨(dú)立串聯(lián)繞組；即如圖8 所示，將開關(guān)磁阻電機(jī)A 相兩對相對定子極繞組a1 和a3 串聯(lián)，a2和a4 串聯(lián)，從而形成兩套獨(dú)立的繞組，B 相兩對相對定子極繞組b1 和b3 串聯(lián)，b2和b4 串聯(lián)，從而形成兩套獨(dú)立的繞組，C相兩對相對定子極繞組c1 和c3 串聯(lián)，c2 和c4 串聯(lián)，從而形成兩套獨(dú)立的繞組；針對各相中的其中一套獨(dú)立串聯(lián)繞組，通過功率變換器1 組成開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動控制通道1，即將A 相a1-a3 繞組、B 相b1-b3 繞組和C 相c1-c3 繞組通過功率變換器1 組成開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動控制通道1；以及針對各相中另一套獨(dú)立串聯(lián)繞組，通過功率變換器2 組成開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動控制通道2，即將A相a2-a4 繞組、B 相b2-b4 繞組和C 相c2-c4 繞組通過功率變換器2 組成開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動控制通道2；并通過共用控制器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動控制通道1 和驅(qū)動控制通道2 的獨(dú)立控制；功率變換器通道1 和功率變換器通道2 并聯(lián)接入公共的直流母線電壓源Um；驅(qū)動控制通道1 和驅(qū)動控制通道2 的電路拓?fù)湟恢拢?qū)動控制通道1 和驅(qū)動控制通道2 并聯(lián)接入公共的直流母線電壓源Um，與濾波電解電容Cm 并聯(lián)后接入功率變換器第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂，第一橋臂第一開關(guān)管T1 的集電極接至直流母線電壓源正極，發(fā)射極接C 相繞組，C 相繞組另一端接至第二開關(guān)管T2 的集電極，第二開關(guān)管T2 的發(fā)射極接至直流母線電壓源負(fù)極，第二開關(guān)管T2 的集電極接至第一二極管D1 的陽極，第一二極管的陰極接至直流電壓源的正極，第二二極管D2 的陽極接至直流電壓源的負(fù)極，第二二極管D2 的陰極接至第一開關(guān)管的發(fā)射極，第二橋臂和第三橋臂的接法與第一橋臂接法一致；每相繞組的兩個并聯(lián)支路分別通過電流傳感器進(jìn)行電流檢測。

驅(qū)動控制通道1 和驅(qū)動控制通道2 完全獨(dú)立，任意通道都可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的獨(dú)立運(yùn)行控制，從電機(jī)控制角度具備兩個通道控制的冗余；從無位置傳感器位置估計(jì)的角度，A 相a1-a3 繞組、B 相b1-b3 繞組和C 相c1-c3 繞組以及A 相a2-a4繞組、B 相b2-b4 繞組和C 相c2-c4 繞組是兩套完全獨(dú)立的三相繞組。

基于上述開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)，在靜止起動和低速運(yùn)行時，針對開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)中的各相繞組，選取至少一條檢測信號正常的支路，應(yīng)用非導(dǎo)通相高頻信號注入與響應(yīng)電流峰值抑制方法、脈沖注入?yún)^(qū)電感估計(jì)方法、注入斬波區(qū)域關(guān)閉方法、位置估計(jì)區(qū)確定方法、靜止起動和低速連續(xù)位置估計(jì)方法、以及起動后中低速運(yùn)行時具備容錯能力的位置估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)初始定位和低速運(yùn)行時的連續(xù)轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。

發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。