[發明專利]一種三相開關磁阻電機預測轉矩控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710537544.5
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107425762B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 李存賀;李巖;王國峰;趙永生;柳健
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10;H02P6/17;H02P21/18;H02P21/20;H02P25/098
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明公開了一種三相開關磁阻電機預測轉矩控制系統及方法，所述的系統包括供電電源、功率變換器、信號采集器、轉速控制器和預測轉矩控制器。本發明根據當前時刻系統狀態(轉速、位置、電流和母線電壓)，通過遍歷計算當前扇區所有可能開關矢量的方式，在線預測下一時刻相應系統狀態，選取最小化評價函數的最優開關矢量作為控制信號輸出，對轉矩脈動具有很好的抑制效果，并且避免了求取轉矩逆特性，無需制定復雜滯環控制規則。本發明可以通過調節評價函數中的權重因子，綜合考慮轉矩脈動、銅損耗和功率變換器開關頻率等多個性能指標，可以提高系統效率、減小開關損耗、延長開關管使用壽命，因此本發明具有很好的靈活性和可拓展性。

技術領域

本發明涉及一種三相開關磁阻電機轉矩控制技術，特別是涉及一種三相開關磁阻電機預測轉矩控制系統及方法。

背景技術

三相開關磁阻電機(SwitchedReluctanceMotor,SRM)具有結構簡單、起動轉矩大、調速范圍寬、可靠性高和效率高等優點，在礦山機械、油田抽油機、風力發電、電動汽車等領域有著廣闊的應用前景。然而，三相開關磁阻電機自身的雙凸極結構和脈沖式供電方式導致其存在較大的瞬時轉矩脈動。轉矩脈動會增大電機噪聲，并且直接造成速度的波動，尤其是在低速的時候，這極大的限制了三相開關磁阻電機在高性能要求場合的應用。

現有抑制三相開關磁阻電機轉矩脈動的控制方法主要可以分為基于轉矩分配函數的間接轉矩控制和基于瞬時轉矩控制的直接轉矩控制兩大類。間接轉矩控制方法一般是利用轉矩分配函數將期望轉矩分配至各相，然后通過電流-轉矩-位置特性i(Te,θ)映射得到相應期望電流值，進而通過同時控制各相電流實時跟蹤期望相電流，使得各相轉矩可以跟蹤期望相轉矩，間接實現轉矩控制。然而，間接轉矩控制方法需要獲取轉矩逆特性i(Te,θ)，以便由相期望轉矩獲得相期望電流，通常i(Te,θ)特性的獲取是十分困難的，這極大的限制了其應用。直接轉矩控制方法是直接對三相開關磁阻電機瞬時轉矩進行控制，其根據實時轉子位置，對單相導通區和兩相同時導通的重疊區域分別制定不同的滯環控制規則，通過滯環控制規則直接選取開關矢量輸出到功率變換器。然而，該方法的不足之處在于開關頻率過高，并且需要制定復雜的滯環控制規則。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種對轉矩脈動具有良好抑制效果，并且可以避免獲取轉矩逆特性i(Te,θ)和制定復雜的滯環控制規則的三相開關磁阻電機預測轉矩控制系統及方法，并具有可擴展性強，便于推廣使用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種三相開關磁阻電機預測轉矩控制系統，包括供電電源、功率變換器、信號采集器、轉速控制器和預測轉矩控制器；所述的供電電源為整個系統供電；所述的轉速控制器輸入端接信號采集器獲取轉速信號檢測反饋，輸出端接預測轉矩控制器輸入端；所述的預測轉矩控制器輸入端接信號采集器獲取三相電流反饋、母線電壓和轉子位置信號檢測反饋，輸出端接功率變換器；所述的功率變換器輸出端接三相開關磁阻電機的三相繞組輸入端；