[發(fā)明專利]一種三相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四象限復(fù)合轉(zhuǎn)速控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110965532.9
• 申請(qǐng)日: 2021-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113794425B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋受俊;劉家良;袁瑞林;崔啟文;竇滿峰;劉衛(wèi)國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P25/08
• 分類號(hào): H02P25/08;H02P25/098;H02P23/06;H02P23/00;H02P23/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種三相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)四象限復(fù)合轉(zhuǎn)速控制方法，對(duì)模型預(yù)測(cè)控制方法進(jìn)行改進(jìn)，并與無(wú)差拍控制方法相結(jié)合，繼而擴(kuò)展至制動(dòng)運(yùn)行工況，在抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)三相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的四象限轉(zhuǎn)速控制，方法實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟一：判斷開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相繞組的作用區(qū)域，單相作用區(qū)，轉(zhuǎn)至步驟二，雙相作用區(qū)，轉(zhuǎn)至步驟三；

步驟二：在正轉(zhuǎn)的單相作用區(qū)，不論是電動(dòng)工況還是制動(dòng)工況，采用無(wú)差拍控制方法；通過(guò)ψ(k+1)＝ψ(k)+[U_dcD-i(k)R]T_s估算下一采樣時(shí)刻兩個(gè)退磁相的磁鏈，其中ψ(k+1)為下一采樣時(shí)刻的相磁鏈，ψ(k)為當(dāng)前采樣時(shí)刻的相磁鏈，U_dc為母線電壓，D為占空比，i(k)為當(dāng)前采樣時(shí)刻的相電流，R為相電阻，T_s為采樣周期；通過(guò)θ(k+1)＝θ(k)+ωT_s估算下一采樣時(shí)刻兩個(gè)退磁相的轉(zhuǎn)子位置，其中θ(k+1)為下一采樣時(shí)刻的轉(zhuǎn)子位置，θ(k)為當(dāng)前采樣時(shí)刻的轉(zhuǎn)子位置，ω為電機(jī)轉(zhuǎn)速；利用下一采樣時(shí)刻兩個(gè)退磁相的磁鏈與轉(zhuǎn)子位置，通過(guò)查詢表i(ψ,θ)得到下一采樣時(shí)刻兩個(gè)退磁相的相電流，再通過(guò)查詢表T(i,θ)得到下一采樣時(shí)刻兩個(gè)退磁相的相轉(zhuǎn)矩T_o1(k+1)與T_o2(k+1)；通過(guò)T_refi(k+1)＝T_ref(k)-T_o1(k+1)-T_o2(k+1)計(jì)算下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的參考轉(zhuǎn)矩，其中T_refi(k+1)為下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的參考轉(zhuǎn)矩，T_ref(k)為由轉(zhuǎn)速環(huán)得到的當(dāng)前采樣時(shí)刻的總參考轉(zhuǎn)矩；利用T_refi(k+1)，通過(guò)查詢表i(T,θ)得到下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的參考電流，再通過(guò)查詢表ψ(i,θ)得到下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的參考磁鏈ψ_refi(k+1)；利用ψ_refi(k+1)，通過(guò)U_i(k)＝i(k)R+[ψ_refi(k+1)-ψ_i(k)]/T_s得到當(dāng)前采樣時(shí)刻勵(lì)磁相需要施加的相電壓U_i(k)，其中ψ_i(k)為當(dāng)前采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的相磁鏈，而后通過(guò)D_i(k)＝U_i(k)/U_dc得到當(dāng)前采樣時(shí)刻勵(lì)磁相脈寬調(diào)制控制信號(hào)的占空比D_i(k)，將此脈寬調(diào)制控制信號(hào)施加于功率變換器中勵(lì)磁相對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)管，完成控制；對(duì)于反轉(zhuǎn)的單相作用區(qū)，不論是電動(dòng)工況還是制動(dòng)工況，其控制過(guò)程與正轉(zhuǎn)的單相作用區(qū)相比，區(qū)別僅在于勵(lì)磁相序；定義三相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的相分別為A相、B相和C相，正轉(zhuǎn)的勵(lì)磁相序?yàn)锳-B-C，則反轉(zhuǎn)的相序?yàn)锳-C-B；

步驟三：在雙相作用區(qū)，通過(guò)(τ/2-θ_o)/ω與ψ_o/U_dc之間的大小關(guān)系確定退磁相是否需要進(jìn)入完全關(guān)斷狀態(tài)，其中τ為轉(zhuǎn)子極距，θ_o為退磁相轉(zhuǎn)子位置，ψ_o為退磁相相磁鏈；當(dāng)(τ/2-θ_o)/ω＞ψ_o/U_dc時(shí)，退磁相不需要進(jìn)入完全關(guān)斷狀態(tài)，轉(zhuǎn)至步驟四，當(dāng)(τ/2-θ_o)/ω≤ψ_o/U_dc時(shí)，退磁相需要進(jìn)入完全關(guān)斷狀態(tài)，并采用單相作用區(qū)的無(wú)差拍控制方法，轉(zhuǎn)至步驟二；

步驟四：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)正轉(zhuǎn)，不論是電動(dòng)工況還是制動(dòng)工況，在雙相作用區(qū)，且退磁相不需要進(jìn)入完全關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，采用模型預(yù)測(cè)控制方法；假設(shè)各相在下一采樣時(shí)刻的磁鏈ψ(k+1)等于當(dāng)前采樣時(shí)刻的磁鏈ψ(k)，通過(guò)θ(k+1)＝θ(k)+ωT_s估算下一采樣時(shí)刻各相的轉(zhuǎn)子位置；利用ψ(k+1)與θ(k+1)，通過(guò)查詢表i(ψ,θ)得到下一采樣時(shí)刻各相的相電流，再通過(guò)查詢表T(i,θ)得到下一采樣時(shí)刻各相的相轉(zhuǎn)矩，而后通過(guò)累加得到下一采樣時(shí)刻電機(jī)的總轉(zhuǎn)矩T(k+1)；當(dāng)|T_ref(k)|＞|T(k+1)|時(shí)，從有限集{0,1/8,1/4,3/8,1/2,5/8,3/4,7/8,1}中選取勵(lì)磁相脈寬調(diào)制控制信號(hào)的占空比，通過(guò)ψ(k+1)＝ψ(k)+[U_dcD-i(k)R]T_s估算下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的相磁鏈，利用ψ(k+1)和θ(k+1)，通過(guò)查詢表i(ψ,θ)得到下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的相電流，再通過(guò)查詢表T(i,θ)得到下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的相轉(zhuǎn)矩T_i(k+1)；通過(guò)T_refo(k+1)＝T_ref(k)-T_i(k+1)獲得下一采樣時(shí)刻退磁相的參考轉(zhuǎn)矩T_refo(k+1)，進(jìn)而通過(guò)查詢表i(T,θ)以及ψ(i,θ)得到下一采樣時(shí)刻退磁相的相電流i_o(k+1)與相磁鏈ψ_o(k+1)，利用相磁鏈，通過(guò)U_o(k)＝i(k)R+[ψ_o(k+1)-ψ_o(k)]/T_s得到當(dāng)前采樣時(shí)刻退磁相需要施加的相電壓U_o(k)，其中ψ_o(k)為當(dāng)前采樣時(shí)刻退磁相的相磁鏈，而后通過(guò)D_o(k)＝U_o(k)/U_dc得到當(dāng)前采樣時(shí)刻退磁相脈寬調(diào)制控制信號(hào)的占空比；當(dāng)|T_ref(k)|≤|T(k+1)|時(shí)，從有限集{0,-1/8,-1/4,-3/8,-1/2,-5/8,-3/4,-7/8,-1}中選取退磁相脈寬調(diào)制控制信號(hào)的占空比，這里的負(fù)占空比表明施加的相電壓是負(fù)的，通過(guò)ψ(k+1)＝ψ(k)+[U_dcD-i(k)R]T_s估算下一采樣時(shí)刻退磁相的相磁鏈，利用ψ(k+1)和θ(k+1)，通過(guò)查詢表i(ψ,θ)得到下一采樣時(shí)刻退磁相的相電流，再通過(guò)查詢表T(i,θ)得到下一采樣時(shí)刻退磁相的相轉(zhuǎn)矩T_o(k+1)；通過(guò)T_refi(k+1)＝T_ref(k)-T_o(k+1)獲得下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的參考轉(zhuǎn)矩T_refi(k+1)，進(jìn)而通過(guò)查詢表i(T,θ)以及ψ(i,θ)得到下一采樣時(shí)刻勵(lì)磁相的相電流i_i(k+1)與相磁鏈ψ_i(k+1)，利用相磁鏈，通過(guò)U_i(k)＝i(k)R+[ψ_i(k+1)-ψ_i(k)]/T_s得到當(dāng)前采樣時(shí)刻勵(lì)磁相需要施加的相電壓U_i(k)，而后通過(guò)D_i(k)＝U_i(k)/U_dc得到當(dāng)前采樣時(shí)刻勵(lì)磁相脈寬調(diào)制控制信號(hào)的占空比；以上兩種情況下，選擇有限集中的哪個(gè)數(shù)作為勵(lì)磁相或退磁相的占空比，依據(jù)的原則是使代價(jià)函數(shù)J＝q_iI+q_e{[(τ/2-θ)/ω-ψ_o/U_dc]/T_s-1-f}²的值最小，其中I為下一時(shí)刻勵(lì)磁相和退磁相相電流的平方和，f為從1到9的整數(shù)，對(duì)應(yīng)以上兩個(gè)有限集中的9個(gè)占空比，占空比的絕對(duì)值越大，f就越小；依據(jù)以上兩種情況下獲取的勵(lì)磁相與退磁相的占空比，生成脈寬調(diào)制控制信號(hào)，并分別施加于功率變換器中對(duì)應(yīng)相的開(kāi)關(guān)管，完成控制；開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)反轉(zhuǎn)，不論是電動(dòng)工況還是制動(dòng)工況，在雙相作用區(qū)，且退磁相不需要進(jìn)入完全關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，其控制過(guò)程與正轉(zhuǎn)的雙相作用區(qū)相比，區(qū)別僅在于勵(lì)磁相序；定義三相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的相分別為A相、B相和C相，正轉(zhuǎn)的勵(lì)磁相序?yàn)锳-B-C，則反轉(zhuǎn)的相序?yàn)锳-C-B。