[發明專利]一種電勵磁雙凸極電機提前換相角自優化控制方法

有效

• 申請號: 201710281635.7
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107070314B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 周興偉;周波;楊嵐;王開淼
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P6/06
• 分類號: H02P6/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

本發明公開一種電勵磁雙凸極電機提前換相角自優化控制方法，屬于電機控制技術領域。該方法以電機穩態運行狀態下獲得最大輸出轉矩/電流比為目標，將提前換相角度作為調節量，以轉速環輸出的給定電流為反饋實現電勵磁雙凸極電機的最優提前角換相。初始設定一提前換相角度θ_Oini，得到在該提前換相角度下的電流給定I_R，通過比較當前電流給定I_R(k)與前一換相角下的電流給定I_R(k?1)的大小關系確定提前換相角θ_O的變化方向，如此往復，使得系統以最小電流下運行于該穩定狀態。本方法無需電機、負載參數即可尋找到電勵磁雙凸極電機的最優提前換相角，增加了換相階段的轉矩輸出，降低了轉矩脈動，提高了系統效率。

技術領域

本發明涉及一種電勵磁雙凸極電機提前換相角自優化控制方法，屬于電機控制技術領域。

背景技術

電勵磁雙凸極電機是一種新型無刷直流電機，具有結構簡單可靠、控制靈活、容錯性能好、適用于惡劣工況的優點，在航空、風力發電等領域具有廣闊的應用前景。電勵磁雙凸極電機基本的“三相三拍”導通模式在電感最大處進行換相，電流變化小，換相持續時間長，會引起較大的轉矩跌落，在中高速階段反電勢幅值較大，該轉矩跌落尤為明顯。提前換相能夠加快電流變化率，減小換相時間，是一種可行的提高電勵磁雙凸極電機換相轉矩的途徑，目前，不少學者提出多種提前角度換相的控制方法。

戴衛力等公開的“雙凸極電機提前角度控制方法及其電路”(中國，公開日：2016年11月15日，公開號：1862946)專利中公開了一種雙凸極電機提前角度控制方法及其電路，其通過對位置信號倍頻實現提前角度控制，一定程度上提高了系統轉矩輸出。但該方法需要增加額外硬件電路，且沒有給出系統提前換相角度的選取方法。

王寅等公開的“三相雙凸極無刷直流電機的控制方法和驅動系統”(中國，公開日：2015年3月16日，公開號：104716878A)專利中公開了一種設置提前換相角、提前開通角、滯后關斷角的雙凸極電機控制方法，提高了雙凸極電機驅動系統的輸出功率和工作效率。但其增加了多個導通狀態，增加了控制的復雜性，多個狀態的切換需要設置一定死區，一定程度上降低了系統效率，且其沒有給出提前換相角、提前開通角、滯后關斷角的選取方法，實施困難。

劉星等公開的“電勵磁雙凸極電動機三相六拍控制策略研究”(中國電機工程學報，2013年4月25日，第33卷，第12期，138-145頁)論文中介紹了一種“三相六拍”控制策略，其在主電路上下管開通時間同時提前一個角度開通的基礎上，再將主電路上管各提前另一個角度開通和關斷，以增加電勵磁雙凸極電機的輸出轉矩。但其控制角度選取與電機參數、負載等多個物理量相關，實際實施過程復雜。

目前諸多學者通過對電勵磁雙凸極電機提前換相、增加導通狀態來增加轉矩輸出，但換相角度的選取與電機參數、負載狀況等多個物理量相關，實際運行中各個參數變化且難以直接測量，增加了實施難度；且多個導通狀態的切換增加了功率器件的開關損耗，死區時間的設置降低了雙凸極電機系統的效率。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種電勵磁雙凸極電機提前換相角自優化控制方法。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種電勵磁雙凸極電機提前換相角自優化控制方法，包括如下步驟：

步驟1，根據電勵磁雙凸極電機當前轉速n、給定轉速n^*的差值Δn與設定轉速穩態閥值ε的關系得到提前換相角自優化控制使能信號，若使能，則開始提前換相角自優化控制，進行步驟2，否則繼續執行步驟1；