[發明專利]開關磁阻電機實現直接瞬時轉矩控制的方法

有效

• 申請號: 201710555805.6
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107425782B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 孫建忠;鐘啟濠;白鳳仙;韓潤宇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H02P23/30
• 分類號: H02P23/30;H02P25/08;H02P27/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

本發明開關磁阻電機實現直接瞬時轉矩控制的方法屬于開關磁阻電機領域，涉及采用小數據表格實現開關磁阻電機的直接瞬時轉矩控制方法。該方法先搭建開關磁阻電機采用DITC的調速系統，將控制軟件裝載于微控制器中，控制軟件采用轉速、轉矩雙閉環結構。在調速系統的微控制器中加載特殊編寫的轉矩在線計算細化程序，利用電流檢測單元以及位置檢測單元反饋過來的相電流值、轉子位置值；通過磁路飽和系數對兩相通電時的合成轉矩進行修正，得到精確的轉矩值。該方法通過建立較小的轉矩數據表格，實現開關磁阻電機高效率、高可靠性的直接瞬時轉矩控制，有效抑制開關磁阻電機的轉矩脈動。方法適用于不同相數、各種結構的開關磁阻電機直接瞬時轉矩控制。

技術領域

本發明屬于開關磁阻電機領域，涉及采用小數據表格實現開關磁阻電機的直接瞬時轉矩控制方法，實現抑制開關磁阻電機的轉矩脈動的控制。

背景技術

開關磁阻電機(SRM)作為一種新型的特種電機，其結構簡單堅固，功率電路可靠，制造成本低，而且可控參數多、調速性能優良，在與其他電機的競爭中有著天然的優勢，在各個領域中都有著巨大的應用前景。但是由于SRM的雙凸極結構以及其非線性電磁特性，導致其存在較大的轉矩脈動。消除開關磁阻電機的轉矩脈動需要從電機設計和控制方法兩方面入手，從控制層面看，目前有直接瞬時轉矩控制(DITC)方法、轉矩分配函數法、預設電流波形法等，由于DITC法是直接對當前轉矩進行調控的，且其控制策略實現簡單，因此具有較好的實用價值。在工程實踐中一般采用查表法實現開關磁阻電機的DITC控制。DITC法的數據表格分兩種，一種是轉矩T關于轉子位置角θ與電流i的數據表格，另一種則是轉矩T關于轉子位置角θ與磁鏈ψ的數據表格。由于電流可以直接測得，而磁鏈需要對電壓進行積分獲得，因此，前者使用更加方便，可以在傳統的轉速、電流雙閉環調速系統上直接實現。

在線查找轉矩表格的精細程度會影響DITC的控制效果，表格越精細，控制效果越佳；反之表格粗略，則控制效果欠佳。然而在實際應用中，由于微控制器(MCU)的數據存儲空間是有限的，因此對存入數據存儲空間的轉矩表格的大小有一定的限制，不可能做到存入一個很大的數據表格，但是存儲數據少就會相應影響DITC的控制效果，尤其是在低速運行階段，這種影響更為顯著。

文獻：DITC-Direct Instantaneous Torque Control of Switched ReluctanceDrives.Robert B.Inderka，Rik W.A.A De Doncker，該文獻中實時轉矩是通過在線計算獲得的，計算相對復雜，且運算量大，不利于在嵌入式系統中實現。另一篇公開的文獻，“基于雙PI的SRM直接瞬時轉矩控制系統的研究”，作者唐靜，王軍，宋瀟瀟，劉占千。該文獻為提高系統控制精度，通過有限元分析仿真，得到轉矩與電流和轉子位置角的關系，然后在控制軟件中通過直接查表獲得SRM的瞬時轉矩。由于直接查表需要的數據量龐大，占用了MCU很大一部分數據存儲空間，限制了編程者編寫程序的可用空間。同時，現有的基于查表法實現的DITC法，只存儲單相通電時的數據表，在兩相通電時，都是通過查單相數據表得出各相轉矩，然后將所查出的各相轉矩直接求和當作合成轉矩。這種處理雖然減少了數據存儲量，但沒有考慮開關磁阻電機磁路飽和的影響，使查表得出的合成轉矩大于實際轉矩。

發明內容

本發明主要解決的技術難題是克服現有開關磁阻電機DITC控制方法的不足，對現有查表法實現DITC控制時需要龐大的數據表占用過多的MCU存儲空間問題、而且沒有考慮兩相通電時磁路飽和引起的轉矩減小問題，通過磁路飽和系數對兩相通電時的合成轉矩進行修正，采用小數據表實現DITC控制。該方法是基于現有開關磁阻電機調速系統硬件實現的，不需增加額外硬件，適用于各種結構、不同相數的開關磁阻電機。