[發明專利]一種用于開關磁阻電機的轉矩脈動抑制的方法

在審

• 申請號: 201910811712.4
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110880900A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 汪凱鑫;孫瑜;楊濤;李昊;陳陽陽
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P25/098
• 分類號: H02P25/098;H02P21/20;H02P21/22
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱寶慶

本發明提供了一種用于開關磁阻電機的轉矩脈動抑制的方法，包括：將開關磁阻電機相位換相分為兩個區間，獲取開關磁阻電機換相時的開通、關斷角、實際轉矩；建立轉矩分配函數，根據開關磁阻電機換相時的開通、關斷角獲取轉矩分配值；獲取第k相的轉矩參考值；將轉矩參考值與實際轉矩值進行比較，獲得轉矩函數補償值，計算得到新的轉矩值；將得到新的轉矩值代入PI補償器，經過遺傳算法迭代，不斷評估磁通鏈變化率的值，最后PI補償器輸出穩定后，將轉矩值輸出。

技術領域

本發明涉及一種電機控制技術，特別是一種用于開關磁阻電機的轉矩脈動抑 制的方法。

背景技術

開關磁阻電機SRM(switched reluctance motor)因其結構簡單，運行穩定， 系統可靠性高，啟動轉矩大，魯棒性好等優點，成為一種極具發展潛力的新型調 速電機并受到越來越多學者的關注。但是，開關磁阻電機具有特殊的雙凸極結構 以及采取開關式的供電方式，磁路呈強非線性和飽和性，決定了電機運轉時轉矩 脈動嚴重，在換相和低速時尤為明顯，因此如何降低轉矩脈動成為當前開關磁阻 電機研究的熱點。

目前，用于開關磁阻電機轉矩脈動抑制的方案主要有兩種：其一為本體結構 優化設計，其二為采取先進的控制策略。在開關磁阻電機本體結構優化方面，主 要考慮通過調整開關磁阻電機定轉子極數，使得轉子極數高于定子極數來提高電 機運行性能；還可以通過改變電機定轉子結構參數來影響氣隙，使得電機電感得 到優化而減小轉矩脈動；此外，通過減小不對齊位置時各相繞組的最小電感和互 感，降低各相繞組的開關頻率等都可以抑制轉矩脈動。在控制策略方面，主要包 括傳統控制策略、變結構控制、智能控制、轉矩分配控制、直接轉矩控制等策略。

目前國內外較為成熟的開關磁阻電機調速(SRD)系統，還是多采用經典 PID控制算法，但對轉矩脈動抑制效果不佳。此外，速度的脈動雖然由來自于轉 矩脈動的因素而產生，但是速度脈動的抑制其實也是反向促進轉矩脈動抑制的方 式之一。因此，開關磁阻電機轉矩脈動抑制這種多目標的問題若尋求多目標及相 應的控制算法更為合理，應該對轉矩脈動的抑制更為有效。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于開關磁阻電機的轉矩脈動抑制的方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種用于開關磁阻電機的轉矩脈動抑制的方 法，包括：

步驟1，將開關磁阻電機相位換相分為兩個區間，獲取開關磁阻電機換相時 的開通、關斷角、實際轉矩；

步驟2，建立轉矩分配函數，根據開關磁阻電機換相時的開通、關斷角獲取 轉矩分配值f_k(θ)；

步驟3，獲取第k相的轉矩參考值；

步驟4，將轉矩參考值與實際轉矩值進行比較，獲得轉矩函數補償值Δf_I、 Δf_II，計算得到新的轉矩值；

步驟5，將得到新的轉矩值代入PI補償器，經過遺傳算法迭代，不斷評估 磁通鏈變化率M_λ的值，最后PI補償器輸出穩定后，將轉矩值輸出。

進一步地，步驟1中所述的開關磁阻電機相位換相分為兩個區間的分離點設 置為后一相繞組實際轉矩與參考轉矩相等的時刻。

進一步地，步驟2中所述的轉矩分配函數為

其中，θ_on、θ_ov和θ_off分別為開通角、換向重疊角和關斷角，θ為變相 產生的磁鏈角。

進一步地，步驟3中所述的第k相的轉矩參考值T_{e_ref(k)}為