[發明專利]一種開關磁阻電機制動轉矩閉環控制系統及方法

有效

• 申請號: 201410773037.8
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104467568A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 陳昊;程鶴;楊洲;王青;王千龍;王星
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02P6/24
• 分類號: H02P6/24
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種電機制動閉環控制系統及方法，特別是一種開關磁阻電機制動轉矩閉環控制系統及方法。

背景技術

開關磁阻電機系統結構堅固耐用、啟動轉矩大而啟動電流小、在較寬的轉速和轉矩工作區具有較高的系統效率、故障容錯能力強，是電動車理想的電機驅動系統之一，開關磁阻電機系統四象限運行方便，通過后推功率變換器主開關開通角和關斷角，讓電機相電流主要出現在相電感下降區，電流產生制動轉矩，同時將電機與負載的機械能量轉換成電能回饋到電源，實現再生制動控制。將開關磁阻電機系統應用于電動車驅動，為了提高車輛加減速動態性能，須實時跟蹤主控制給定的制動轉矩命令，提高開關磁阻電機驅動系統的制動響應速度，制動轉矩閉環控制是當前開關磁阻電機系統的技術難題之一。

發明內容

本發明的目的是要提供一種開關磁阻電機制動轉矩閉環控制系統及方法，該閉環控制系統及方法開關頻率低、開關損耗小、響應速度快、控制精度高、制動轉矩脈動小、能量回饋效率高的制動轉矩閉環控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：本發明包括：閉環控制系統及控制方法；

該閉環控制系統包括：低速轉矩調節器、高速轉矩調節器、模式選擇器、電流調節器、第一角度優化控制器、第二角度優化控制器和轉矩估計器；模式選擇器的輸出端分別與低速轉矩調節器和高速轉矩調節器的輸入端連接，低速轉矩調節器和高速轉矩調節器的輸出端分別與電流調節器和第二角度優化控制器的輸入端連接，電流調節器和第二角度優化控制器的輸出端通過不對稱半橋功率變換器與開關磁阻電機連接，開關磁阻電機的實際相電流i(t)信號分別連接到電流調節器和轉矩估計器的輸入端；開關磁阻電機的實際相電壓u(t)信號連接到轉矩估計器的輸入端，轉矩估計器的輸出端反饋到模式選擇器的輸入端；第一角度優化控制器的輸出端與電流調節器的輸入端連接，開關磁阻電機的轉子位置信號P、Q和R分別與電流調節器、第二角度優化控制器和模式選擇器的輸入端連接。

所述的低速轉矩調節器由前饋環節和PI調節器組成，給定制動轉矩值T_ref通過前饋環節與反饋環節連接，轉矩誤差值ε_T通過PI調節器與反饋環節連接，反饋環節輸出為給定相電流值i_ref。

所述的轉矩估計器由磁鏈積分器、磁共能積分器、采樣保持器、過零檢測器、第一乘法器和第二乘法器組成，第一乘法器通過反饋環節與磁鏈積分器的輸入端連接，磁鏈積分器的輸出端通過磁共能積分器與采樣保持器的輸入端連接，采樣保持器的輸出端與第二乘法器的輸入端連接，第二乘法器的輸出端輸出實際制動轉矩估計值T_est；實際相電流i(t)信號同時連接到第一乘法器、磁共能積分器和過零檢測器的輸入端，過零檢測器的輸出端分別與磁鏈積分器、磁共能積分器和采樣保持器的輸入端連接。

所述的電流調節器由滯環控制器、單次觸發比較器和兩個三輸入與門組成，實際相電流i(t)信號同時與滯環控制器和單次觸發比較器的一輸入端連接，給定相電流值i_rcf信號同時與滯環控制器和單次觸發比較器的另一輸入端連接，滯環控制器的輸出端與一個與門的一個輸入端連接；單次觸發比較器的輸出端與另一個與門的一個輸入端連接；第一角度優化控制器的輸出端分別與二個與門的一個輸入端連接，轉子位置信號P、Q和R分別與二個與門的一個輸入端連接和單次觸發比較器的一個輸入端連接，其中一個與門的輸出端輸出Q₁、Q₃或Q₅信號，另一個與門的輸出端輸出Q₂、Q₄或Q₆信號。