[發(fā)明專利]開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)及其控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310254616.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103326653A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 平麗;王燦;趙志麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海格力電器股份有限公司;珠海凱邦電機(jī)制造有限公司;合肥凱邦電機(jī)有限公司;重慶凱邦電機(jī)有限公司;河南凱邦電機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00
• 代理公司: 珠海智專專利商標(biāo)代理有限公司 44262
• 代理人: 林永協(xié)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，尤其是涉及一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)以及這種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法。?

背景技術(shù)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊牢固、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、成本低、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有方便地實(shí)現(xiàn)四象限控制的特點(diǎn)，使其很適合電動(dòng)車輛的各種工況運(yùn)行，是應(yīng)用在電動(dòng)車輛中極具有潛力的電機(jī)。?

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)大多為雙凸極結(jié)構(gòu)，即定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯均具有凸極，且只在定子鐵芯的磁極上纏繞有線圈，而轉(zhuǎn)子鐵芯的磁極上既沒(méi)有纏繞線圈，又不是永磁鐵。通常，定子鐵芯凸極的數(shù)量為偶數(shù)，且凸極在定子鐵芯的周向上均勻分布。在定子鐵芯徑向上，相對(duì)的一對(duì)凸極上纏繞的線圈為同一相線圈，且纏繞在同一對(duì)凸極上的線圈串聯(lián)連接，構(gòu)成一相線圈。?

向定子鐵芯上的線圈通電后，在定子鐵芯上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，由此推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。因此，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)與其他電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)牢固、轉(zhuǎn)矩慣性比高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)勢(shì)。?

但是，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的最大缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、噪聲大，如何降低開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，進(jìn)而解決噪聲是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用于電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)。?

公開(kāi)號(hào)為CN102291068A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種名為“四象限無(wú)位置傳感器開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制裝置”的發(fā)明創(chuàng)造，該控制裝置包括可控整流控制回路和有源逆變控制回路，可控整流控制回路和有源逆變控制回路之間連接有直流電容器。控制裝置工作時(shí)，向開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的三相繞組輸出高頻脈沖信號(hào)，確定激勵(lì)相，并啟動(dòng)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。然后，通過(guò)檢測(cè)的各相線圈的相電壓和相電流信號(hào)，計(jì)算得到電動(dòng)狀態(tài)下的實(shí)時(shí)磁鏈，與參考磁鏈進(jìn)行比較，由此實(shí)現(xiàn)電動(dòng)狀態(tài)下的換相。并且，控制裝置還通過(guò)逆變主控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，關(guān)斷工作相，開(kāi)通非工作相，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)從電動(dòng)狀態(tài)到制動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。?

由于該開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是通過(guò)磁鏈的計(jì)算與對(duì)比來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，但仍未能有效地解決電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大、噪聲過(guò)大的問(wèn)題，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用仍受到限制。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種減小開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法。?

本發(fā)明的另一目的是提供一種運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較小、噪聲小的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。?

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的主要目的，本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制方法中，該開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子鐵芯上纏繞有二相以上的線圈，每一相線圈串聯(lián)在兩個(gè)功率管之間，該方法包括選取多個(gè)功率管的多個(gè)工作狀態(tài)，計(jì)算每一工作狀態(tài)下功率驅(qū)動(dòng)電路的電壓矢量，應(yīng)用多個(gè)電壓矢量將一個(gè)電角度周期劃分為多個(gè)工作區(qū)間，每一工作區(qū)間下，多個(gè)功率管工作在所選取的兩個(gè)工作狀態(tài)下；采樣流經(jīng)多相線圈的電流信號(hào)，并對(duì)所采樣的電流信號(hào)進(jìn)行克拉克變換；采樣開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號(hào)，應(yīng)用轉(zhuǎn)速信號(hào)與進(jìn)行克拉克變換后的電流信號(hào)進(jìn)行派克變換，獲得直軸電流信號(hào)與交軸電流信號(hào)；對(duì)直軸電流信號(hào)與交軸電流信號(hào)進(jìn)行積分比例運(yùn)算，獲得直軸電壓信號(hào)與交軸電壓信號(hào)，對(duì)直軸電壓信號(hào)與交軸電壓信號(hào)進(jìn)行派克反變換；應(yīng)用伏秒積矢量法根據(jù)派克反變換后的信號(hào)計(jì)算每一工作區(qū)間下，向每一功率管加載的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比，并向多個(gè)功率管加載脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。?

由上述方案可見(jiàn)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)采樣電機(jī)線圈的電流信號(hào)、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行克拉克變換、派克變換以及派克反變換后，根據(jù)所選取的多個(gè)工作區(qū)間確定多個(gè)功率管的工作狀態(tài)，并控制向多個(gè)功率管加載的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比。這樣，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)將按照選取的工作狀態(tài)運(yùn)行，從而減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，運(yùn)行時(shí)噪聲較小，滿足電動(dòng)車使用的要求。?

一個(gè)優(yōu)選的方案是，所選取的工作狀態(tài)的數(shù)量為線圈相數(shù)的二倍。這樣，工作區(qū)間的數(shù)量也為線圈相數(shù)的二倍，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。?

進(jìn)一步的方案是，采樣電流信號(hào)的步驟中，被采樣電流信號(hào)的線圈的數(shù)量少于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的總線圈的數(shù)量。?

由此可見(jiàn)，由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的各相線圈的電流信號(hào)矢量和為零，因此通過(guò)采樣比開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)線圈總相數(shù)少一相的線圈的電流信號(hào)，可以計(jì)算出最后一相的電流信號(hào)。這樣，可以減少采樣電流信號(hào)的線圈的相數(shù)，降低控制的計(jì)算量。?

更進(jìn)一步的方案是，采樣轉(zhuǎn)速信號(hào)后，對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行積分比例運(yùn)算，應(yīng)用經(jīng)過(guò)積分比例運(yùn)算后的轉(zhuǎn)速信號(hào)與進(jìn)行克拉克變換后的電流信號(hào)進(jìn)行派克變換。?

可見(jiàn)，對(duì)采樣得到的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行積分比例運(yùn)行后，再使用該信號(hào)進(jìn)行派克反變換，能夠?qū)Σ蓸拥霓D(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，有利于實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)地控制。?