[發明專利]一種開關磁阻電機直接瞬時轉矩控制方法

有效

• 申請號: 201810170212.2
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108400741B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 宋受俊;方高亮;李伊惠
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02P25/098
• 分類號: H02P25/098;H02P25/086;H02P23/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種開關磁阻電機直接瞬時轉矩控制方法，屬于電機控制領域，用于解決開關磁阻電機轉矩脈動抑制方法導致運行效率下降的問題。將開關磁阻電機的換相區等分為退磁相主導區、過渡區和勵磁相主導區，在過渡區定義兩個可變轉子位置角，分別將勵磁相和退磁相劃分為高轉矩電流比區和低轉矩電流比區，在換相時，依據勵磁相及退磁相轉矩電流比高低以及電流過渡需求確定勵磁模式，優先對轉矩電流比高的相勵磁。該方法可在降低開關磁阻電機轉矩脈動的同時，有效提高其運行效率。

技術領域

本發明涉及一種開關磁阻電機直接瞬時轉矩控制方法，屬于電機控制領域。

背景技術

開關磁阻電機結構簡單，轉子無永磁體及繞組，轉矩由定、轉子間氣隙磁阻變化產生。調速范圍寬、可靠性高，適用于惡劣環境等優點，使其在航空工業、電動汽車、風力發電等領域具有良好的應用前景。然而，雙凸極結構及磁路飽和，使得開關磁阻電機轉矩脈動大，振動及噪聲明顯，限制了其進一步的推廣應用。

目前解決開關磁阻電機轉矩脈動的方法主要分為設計和控制兩個方面，傳統的直接瞬時轉矩控制方法將瞬時轉矩作為反饋變量，在轉矩滯環內跟蹤參考轉矩，進而有效減小轉矩脈動。根據該方法的控制原理，在換相期間，控制勵磁相使總轉矩盡可能處于內環，僅當總轉矩超出外環時改變退磁相狀態。在整個過程中，勵磁相和退磁相的狀態完全取決于總轉矩和滯環寬度的關系，而未考慮其他因素。以效率為例，當總轉矩低于內環時，勵磁相和退磁相均可用于增加轉矩，在產生相同轉矩的情況下，如果退磁相需要的電流更小，則使用退磁相會獲得更高效率，但依據傳統直接瞬時轉矩控制原理，只能使用勵磁相，這表明該傳統控制方法的效率可進一步提高。

發明內容

為了提高開關磁阻電機的控制效率，本發明通過引入轉矩電流比特性，提出了一種新型開關磁阻電機直接瞬時轉矩控制方法，在換相時，依據勵磁相及退磁相轉矩電流比高低以及電流過渡需求確定勵磁模式，優選轉矩電流比高的相進行勵磁。

將換相區[θ_c1,θ_c2]等分為三個區域，為退磁相主導區，為過渡區，為勵磁相主導區，θ_c1為勵磁相對齊位置，θ_c2為退磁相對齊位置；

在過渡區定義兩個可變轉子位置角θ_h1和θ_h2，θ_h1將勵磁相分為兩部分：當轉子位置在[θ_c1,θ_h1]時，定義勵磁相的轉矩電流比為低；當轉子位置在(θ_h1,θ_c2]時，定義勵磁相的轉矩電流比為高；θ_h2將退磁相分為兩部分：當轉子位置在[θ_c1,θ_h2]時，定義退磁相的轉矩電流比為高；當轉子位置在(θ_h2,θ_c2]時，定義退磁相的轉矩電流比為低；

當某相轉矩電流比為高時，優先對其勵磁；當總轉矩下降到低于轉矩滯環的內環時，該相勵磁；當總轉矩上升到高于轉矩滯環的外環時，該相退磁；

當某相轉矩電流比為低時，為避免效率下降，不應對其頻繁勵磁，此時分為兩種情況：若該相為勵磁相，僅當總轉矩下降到低于轉矩滯環的外環時，該相勵磁；當總轉矩上升到高于轉矩滯環的內環時，該相零壓續流，為了建立電流，不采用退磁狀態；若該相為退磁相，其電流應快速減小，以避免產生負轉矩，當總轉矩上升到高于轉矩滯環的內環時，該相退磁；當總轉矩下降到低于轉矩滯環的外環時，該相零壓續流；

在單相導通階段，只需控制一相，當總轉矩下降到低于轉矩滯環的內環時，該相勵磁；當總轉矩上升到高于轉矩滯環的內環時，該相零壓續流。

本發明的有益效果：提高了開關磁阻電機傳統直接瞬時轉矩控制方法的效率。

附圖說明

圖1為開關磁阻電機轉矩電流比特性。