[發明專利]一種開關磁阻電機轉矩脈動抑制方法

有效

• 申請號: 202010171733.7
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111313795B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 荊建立;黃迎輝;王強;秦國威
• 申請（專利權）人: 蚌埠學院
• 主分類號: H02P25/098
• 分類號: H02P25/098;H02P23/04;H02P23/26
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 周勇

本發明公開了一種開關磁阻電機轉矩脈動抑制方法，包括二極管橋式整流器、電壓逆變器和開關磁阻電機，所述二極管橋式整流器、電壓逆變器和開關磁阻電機串聯設置，所述二極管橋式整流器的后端和電壓逆變器的前端之間增加一級直流變換器，所述電壓逆變器、直流變換器和開關磁阻電機均與控制器電性連接；所述控制器用于監控開關磁阻電機的轉速和相電流以及直流變換器的輸出電壓和輸出電流；本發明在二極管整流電路和電壓逆變電路之間增加直流調壓電路，在換相階段加快了換相速度，非換相階段減小了電流變化率，同時通過控制輸入電流波形，從而實現功率因數校正功能，有效抑制了轉矩脈動，保證了轉速的穩定性。

技術領域

本發明涉及電機控制技術領域，具體為一種開關磁阻電機轉矩脈動抑制方法。

背景技術

開關磁阻電機(switched reluctance motor，SRM)具有獨特的雙凸極結構，開關磁阻電機運行遵循“最小磁阻原理”，通過對每相功率變換器循環施加激勵，轉子在磁拉力作用下持續運轉，近年來，開關磁阻電機因其結構簡單、起動轉矩大、制造成本低、調速范圍寬、可靠性和效率高等優點，在礦山機械、油田抽油機、風力發電、電動汽車等領域得到越來越廣泛的應用，然而，開關磁阻電機自身的雙凸極結構和轉矩–電流–角度非線磁特性導致其存在明顯的瞬時轉矩脈動，尤其運行在低速和換相期間較大，轉矩脈動會直接造成速度的波動，這極大的限制了開關磁阻電機在高性能要求場合的應用，因此，如何有效經濟地抑制開關磁阻電機轉矩脈動，具有重要的學術價值和工程應用價值。

傳統開關磁阻電機調速系統的功率變換器的拓撲結構都包含有大的濾波電容及整流二極管，工頻交流電源通過橋式整流和電容濾波得到直流母線電壓，為保證較小的轉矩脈動，電容兩端電壓變化必須很小，因此濾波電容容量相應較大，功率變換器在進行AC/DC轉換時，由于濾波電容的充、放電作用，直流電壓會出現鋸齒波的形狀，濾波電容上電壓的最小值不為零且與其最大值相差并不多，根據橋式整流二極管的單向導電性，只有在交流輸入電壓瞬時值低于濾波電容上的電壓時，整流二極管因反向偏置而截止；也就是說，在交流線路電壓的每半個周期內，只是在其峰值附近，二極管才會導通(導通角約為70°)，雖然交流輸入電壓仍保持正弦波形，但交流輸入電流卻呈高幅值的尖峰脈沖，這種嚴重失真的電流波形含有大量的諧波成分，引起電源功率因數嚴重下降，從節能的觀點出發，提高功率并且維持輸入電流正弦是非常重要的；

針對上述現狀及問題，本發明的目的在于設計一種通過功率因數校正方式達到抑制轉矩脈動的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種開關磁阻電機轉矩脈動抑制方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種開關磁阻電機轉矩脈動抑制方法，包括二極管橋式整流器、電壓逆變器和開關磁阻電機，所述二極管橋式整流器、電壓逆變器和開關磁阻電機串聯設置，所述二極管橋式整流器的后端和電壓逆變器的前端之間增加一級直流變換器，所述電壓逆變器、直流變換器和開關磁阻電機均與控制器電性連接，所述控制器用于監控開關磁阻電機的轉速和相電流以及直流變換器的輸出電壓和輸出電流，所述控制器內置有三角波信號發生器、電流誤差放大器，包括以下步驟：

步驟一：通過控制器對開關磁阻電機的轉速和相電流以及對直流變換器輸出電壓和輸出電流進行監控；

步驟二：設直流變換電路輸入端電壓為U_in、輸出端為U_out、直流變換電路開關管T的占空比大小為D,則U_out＝D·U_in，在開關磁阻電機工作狀態下，控制電路通過控制直流變換電路開關管T的占空比D大小，來連續地調節直流母線電壓；

步驟三：當開關磁阻電機處于換相狀態時，D選較大值，電壓逆變電路不進行PWM調制，工作在恒通模式，電機繞組上的電壓較高，換相時間較短，可以減少轉矩脈動；