[發(fā)明專利]應(yīng)用于電動汽車雙定子開關(guān)磁阻電機的多模式控制方法

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• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112953346A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程鶴;廖朔;王武輝;閆文舉;胡義華;于東升
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02P25/08
• 分類號: H02P25/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于電動汽車雙定子開關(guān)磁阻電機的多模式控制方法，可以根據(jù)路況和電機自身特性，通過給定速度，選定最優(yōu)控制模式，進行模式間的平滑切換，可以讓電動汽車運行更加平穩(wěn)，減小損耗，同時擁有更大的調(diào)速范圍。同時通過狀態(tài)機的思想，讓電動汽車在不同控制模式之間平穩(wěn)快速切換，更有利于適用更多情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于電動汽車雙定子開關(guān)磁阻電機的多模式控制方法。

背景技術(shù)

相比于燃油汽車，電動汽車因具有零排放、低噪聲和高效率等優(yōu)良特點，正得到越來越多的人關(guān)注與發(fā)展，而作為電動汽車核心技術(shù)，電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)尤為重要。而開關(guān)磁阻電機作為電動汽車驅(qū)動行列中的一員，越來越多的受到人們的關(guān)注，但是其低轉(zhuǎn)矩密度、高轉(zhuǎn)矩脈動和噪音大等問題限制了其進一步廣泛應(yīng)用，為了解決這些問題，各種關(guān)于開關(guān)磁阻電機的分段式結(jié)構(gòu)相繼被提出，主要是分段式定子和分段式轉(zhuǎn)子拓撲結(jié)構(gòu)。除了采用模塊化電機結(jié)構(gòu)，雙定子結(jié)構(gòu)對各種類型的電機而言也是一種增強轉(zhuǎn)矩和功率密度的有效方式。

然而，沒有將分段定子與雙定子結(jié)構(gòu)相結(jié)合來改善電機性能的設(shè)計。通過優(yōu)化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降低轉(zhuǎn)矩脈動以及不同繞組結(jié)構(gòu)對性能的影響也沒有人提出過。以往專利關(guān)于雙定子開關(guān)磁阻電機的控制方法基本上只是建立在基本的開關(guān)磁阻電機控制方法上，這些基本方法包括PWM電壓控制、電流斬波控制(CCC)、角度位置控制。基于這些控制方法提出的速度閉環(huán)控制、轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制、模糊控制等，控制方式單一，控制范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明通過在將分段定子與雙定子結(jié)構(gòu)相結(jié)合來改善電機性能的分段式雙定子開關(guān)磁阻電機設(shè)計的基礎(chǔ)上，提出了一種應(yīng)用于電動汽車雙定子開關(guān)磁阻電機的多模式控制方法，可以根據(jù)路況和電機自身特性，通過給定速度，選定最優(yōu)控制模式，進行模式間的平滑切換，可以讓電動汽車運行更加平穩(wěn)，減小損耗，同時擁有更大的調(diào)速范圍。同時通過狀態(tài)機的思想，讓電動汽車在不同控制模式之間平穩(wěn)快速切換，更有利于適用更多情況。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于電動汽車雙定子開關(guān)磁阻電機的多模式控制方法，通過多模式控制策略對電動汽車雙定子開關(guān)磁阻電機進行控制，其中，多模式控制策略具體為：

①雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩未超過內(nèi)定子額定轉(zhuǎn)矩時采用內(nèi)定子單獨勵磁模式，隨雙定子開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速提升或因路況因素造成所需雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩提高，若雙定子開關(guān)磁阻電機的輸出功率超出內(nèi)定子的輸出功率且雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩未超過外定子額定轉(zhuǎn)矩、或因路況因素造成所需雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩超過內(nèi)定子額定轉(zhuǎn)矩且雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩未超過外定子額定轉(zhuǎn)矩，則由內(nèi)定子單獨勵磁模式轉(zhuǎn)換為外定子單獨勵磁模式；

②雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩超過內(nèi)定子額定轉(zhuǎn)矩、且未超過外定子額定轉(zhuǎn)矩時采用外定子單獨勵磁模式，隨雙定子開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)速提升或因路況因素造成所需雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩提高，若雙定子開關(guān)磁阻電機的輸出功率超出外定子的輸出功率或因路況因素造成所需雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩超過外定子額定轉(zhuǎn)矩，則由外定子單獨勵磁模式轉(zhuǎn)換為雙定子勵磁模式。

③當電動汽車需要剎車時，雙定子開關(guān)磁阻電機工作在發(fā)電機狀態(tài)，電動汽車工作在雙定子制動回饋模式。

進一步，雙定子勵磁模式下，若雙定子開關(guān)磁阻電機的總轉(zhuǎn)矩小于等于兩倍的內(nèi)定子額定轉(zhuǎn)矩，則內(nèi)外定子各提供總轉(zhuǎn)矩的一半，否則內(nèi)定子提供其額定轉(zhuǎn)矩、外定子提供總轉(zhuǎn)矩中除內(nèi)定子額定轉(zhuǎn)矩外剩余部分。。

進一步，多模式之間轉(zhuǎn)換遵循以下原則：

1)第一模式切換為第二模式，按公式(1)進行轉(zhuǎn)換，扭矩分配系數(shù)K_i由1轉(zhuǎn)換為0：