[發明專利]一種橫向磁通開關磁阻電機的直接轉矩控制系統及其方法

在審

• 申請號: 201911119201.2
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110829932A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 周鑫昇;顏建虎;池松;周怡
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30;H02P21/14;H02P25/098
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種橫向磁通開關磁阻電機的直接轉矩控制系統，其特征在于，包括轉速PI調節器、轉速比較器、轉矩比較器、磁鏈比較器、轉矩滯環模塊、磁鏈滯環模塊、功率變換器、位置檢測模塊、電流檢測模塊、轉速計算模塊、轉矩估算模塊、磁鏈估算模塊、坐標變換模塊、矢量計算模塊、扇區判斷模塊和矢量開關表；其中各模塊間連接關系如下：

轉速比較器分別與轉速計算模塊和轉速PI調節器相連接，并接收給定轉速值；

轉速PI調節器和轉矩比較器相連接；

轉矩比較器分別與轉矩估算模塊和轉矩滯環模塊相連接；

轉矩滯環模塊和矢量開關表相連接；

矢量開關表與磁鏈滯環模塊、扇區判斷模塊和功率變換器相連接，

將功率變換器、電流檢測模塊和位置檢測模塊分別與橫向磁通開關磁阻電機連接；

位置檢測模塊分別與磁鏈估算模塊、轉矩估算模塊和轉速計算模塊相連接；

轉矩估算模塊與轉矩比較器相連接；

電流檢測模塊分別與磁鏈估算模塊和轉矩估算模塊相連接；

磁鏈估算模塊分別與坐標變換模塊和電流檢測模塊相連；

坐標變換模塊與矢量計算模塊相連接；

矢量計算模塊分別與磁鏈比較器和扇區判斷模塊相連接，并由磁鏈比較器接收給定磁鏈值；

各模塊功能如下：

轉速比較器用于得到給定轉速值和實際轉速值之間的轉速偏差，即轉速差值E；

轉速PI調節器用于對轉速差值進行算法運算，得到給定轉矩值；

轉矩比較器用于得到給定轉矩值和實際轉矩值之間的轉矩差值；

磁鏈比較器用于得到給定磁鏈值和實際磁鏈值之間的磁鏈差值；

轉矩滯環模塊用于判斷當前時刻轉矩在增大還是減小；

磁鏈滯環模塊判斷當前時刻磁鏈在增大還是減小；

位置檢測模塊用于得到當前時刻位置θ；

電流檢測模塊用于得到電機當前相時刻各相電流值；

轉速計算模塊用于得到電機當前時刻轉速值作為實際轉速值ω_r；

磁鏈估算模塊用于得到電機當前時刻各相磁鏈值作為實際磁鏈值ψ；

轉矩估算模塊用于得到電機當前時刻各相轉矩值作為實際轉矩值T；

坐標變換模塊用于將四相磁鏈值轉化為兩相靜止坐標系下的磁鏈值ψ_α和ψ_β；

矢量計算模塊通過Ψ_α和Ψ_β的得到當前時刻合成磁鏈幅值ψ_S和矢量角δ；

扇區判斷模塊通過矢量角δ得到當前時刻所對應的扇區值N；

矢量開關表用于將磁鏈滯環模塊、轉矩滯環模塊和扇區值輸入事先預存好的表中，產生對應的開關動作方式輸送給功率變換器；

功率變換器用于產生所需的電壓矢量來控制橫向磁通開關磁阻電機；根據矢量開關表得出唯一的開關動作方式。

2.根據權利要求1所述的橫向磁通開關磁阻電機的直接轉矩控制系統，其特征在于：所述轉速PI調節器包括模糊PI控制器、傳統PI控制器和輸出控制選擇開關，模糊PI控制器和傳統PI控制器并聯在輸出控制選擇開關的一端，輸出控制選擇開關另一端連接轉矩比較器，轉速比較器分別與模糊PI控制器、傳統PI控制器相連；將轉速比較器輸出的轉速偏差E分別輸入給傳統PI控制器和模糊PI控制器，并將轉速偏差求導后得到轉速偏差變化率E_c輸入給模糊PI控制器，同時，將這二者輸出共同接到控制選擇開關上，由控制選擇開關決定輸出哪一個作為轉矩比較器的給定轉矩值。

3.根據權利要求1所述的橫向磁通開關磁阻電機的直接轉矩控制系統，其特征在于：磁鏈估算模塊和轉據估算模塊采用查表法來實現，轉矩表和磁鏈表由有限元仿真軟件建模仿真所得，其中轉矩表所表征的是電磁轉矩和電流、角度的關系，通過實時測量各相的電流和轉子位置角來查取各相實時的轉矩值T_A、T_B、T_C、T_D，輸入給轉矩比較器的給定轉矩即電磁轉矩T_e就是直接把四相轉矩相加，即T_e＝T_A+T_B+T_C+T_D。