[發明專利]一種直線旋轉開關磁阻電機轉矩和軸向力直接控制方法

在審

• 申請號: 202210127867.8
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114629410A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 曹鑫;何洲輝;鄧智泉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30;H02P21/20;H02P21/14;H02P25/098
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張寧馨

1.一種直線旋轉開關磁阻電機轉矩和軸向力直接控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、通過控制直線旋轉開關磁阻電機LRSRM兩套繞組等效總磁通，計算確定磁鏈矢量所在扇區；通過功率電路開關管的通斷，分別控制轉矩繞組電流i_t與軸向力電流i_f，進而計算轉矩T_total，將轉矩T_total與預設閾值比較，將差值作為轉矩滯環信號；計算磁鏈信號ψ_s并與預設閾值比較，將差值作為磁鏈滯環信號；基于計算得出的磁鏈滯環信號和轉矩滯環信號，確定所需的電壓矢量；具體地，當磁鏈滯環信號需要增大磁鏈時，選取與當前磁鏈夾角小于90°的電壓矢量，當磁鏈滯環信號需要減小磁鏈時，選取與當前磁鏈夾角大于90°的電壓矢量；當轉矩滯環信號需要增大轉矩時，選取超前磁鏈的電壓矢量，當轉矩滯環信號需要減小轉矩時，選取滯后磁鏈的電壓矢量；

步驟S2、選擇轉子位置在(-15°，15°)的控制區間內控制軸向力，三相繞組依次導通30°；通過功率電路開關管的通斷，分別控制轉矩繞組電流i_t與軸向力電流i_f，進而計算軸向力F_total，將軸向力F_total與預設閾值比較，將差值作為轉矩滯環信號；當軸向力滯環信號需要增大軸向力時，導通對應相軸向力繞組的兩個開關管；當軸向力滯環信號需要減小軸向力時，同時關斷對應相軸向力繞組的兩個開關管；當轉子位置不在控制區間內時，控制繞組不工作；

步驟S3、根據三相繞組電壓矢量表，根據不同的轉子角度位置，在(-15°，15°)區間時，根據轉矩與軸向力的滯環信號，分別控制轉矩繞組電壓與軸向力繞組電壓；其中，當需要增大轉矩時，轉矩滯環信號為“1”，需給定為“+”轉矩繞組電壓矢量；當需要減小轉矩時，轉矩滯環信號為“-1”，需給定為“-”轉矩繞組電壓矢量；當轉矩在環寬內時，轉矩滯環信號為“0”，需給定為“0”轉矩繞組電壓矢量；軸向力電壓矢量同理可得；每相定子齒繞組分配到對應的轉矩與軸向力電壓矢量后，選擇對應區間的基本電壓矢量，實現對直線旋轉開關磁阻電機轉矩和軸向力的控制。

2.根據權利要求1所述的一種直線旋轉開關磁阻電機轉矩和軸向力直接控制方法，其特征在于，所述步驟S1中采用徑向雙繞組LRSRM，控制LRSRM兩套繞組等效總磁通具體包括：

轉矩繞組橫跨在兩個定子齒上，軸向力繞組在兩個定子齒上是反向串聯的，則定子1端兩套繞組磁鏈方向相同，磁鏈相互疊加，其中，Ψ₁為定子1下的總磁鏈，Ψ₂為定子2下的總磁鏈，Ψ_t為轉矩繞組產生的磁鏈，Ψ_f為軸向力繞組產生的磁鏈，表示如下：

ψ₁＝ψ_t+ψ_f

定子2端兩套繞組的磁鏈方向相反，磁鏈相互削弱，表示如下：

ψ₂＝ψ_t-ψ_f

因此LRSRM的A相繞組產生的平均磁鏈為：

ψ_A＝ψ₁+ψ₂＝2ψ_t

采用同樣的方法確定B、C相繞組產生的平均磁鏈，通過控制三相轉矩繞組的磁通即控制了LRSRM的總磁通Ψ_s，即可進一步控制磁鏈滯環信號，確定所需電壓矢量。