[發明專利]一種基于提前開通的九扇區直接轉矩控制方法

在審

• 申請號: 202210516979.2
• 申請日: 2022-05-12
• 公開（公告）號: CN114826068A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 陳昊;華孟玉;田嘉誠;張珂;鞏士磊;王星
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;榮成市榮佳動力有限公司;煙臺仙崴機電有限公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/20;H02P25/08;H02P25/098
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于提前開通的九扇區直接轉矩控制方法，屬于電機控制領域。由于開關磁阻直線電機結構簡單、成本低、啟動電磁力大、啟動電流小，在工業領域得到了越來越多的應用。然而由于其雙凸極結構以及工作在非線性區域，導致其電磁力脈動和噪聲問題比較嚴重，為了解決這種問題，本發明以三相雙側SRLM為原型，以RT?LAB為控制器。首先對傳統的十二扇區進行了相似扇區的合并，提出了九扇區的分區方法，然后針對每相電感最小處電磁力脈動較大的問題提出了一種提前開通的解決方法，發現對電磁力脈動的抑制效果明顯。最后對系統的負載能力進行測試，發現在增加負載后，系統仍然可以抑制電磁力脈動。

技術領域

本發明提出了一種基于提前開通的九扇區直接轉矩控制方法，用于減小開關磁阻直線電機的轉矩脈動。

背景技術

開關磁阻電機包括開關磁阻旋轉電機和開關磁阻直線電機(SwitchedReluctance Linear Motor，簡稱SRLM)，直線電機的運行原理和控制方法與旋轉電機類似，但是平板型開關磁阻直線電機由于端部被切斷，導致中間相和端部相之間的電磁特性存在差異，這種差異加劇了電機的電磁力脈動，影響電機性能。近年來，關于減小電磁力脈動的研究越來越受到學者的重視。轉矩脈動主要是通過電機設計和控制方法兩個方面來減小。其中通過控制方法減小脈動的有：換向角控制法、平衡換向法、電流仿形控制法和轉矩控制法等。通過電機設計技術減小脈動的有：增加輔助定子極、加寬端部定子等。

開關磁阻直線電機繼承了開關磁阻旋轉電機的優點，如結構簡單堅固耐用，啟動電流小但啟動轉矩大，能實現再生制動和能量反饋，容錯性好，可控參數較多控制方法靈活，價格低廉和可靠性高等。由于以上諸多優勢開關磁阻直線電機已經受到了越來越多的重視，也在越來越多的場合應用。然而，由于SRLM的非線性特性、雙凸極結構和縱向端部效應，SRLM在運行過程中會產生電磁力脈動，引起振動和噪聲，限制了SRLM的發展。因此，急需一種能夠有效抑制電磁力轉矩脈動的控制算法，來進一步提高SRLM的控制性能。本發明的目的在于，提出一種基于提前開通的九扇區直接轉矩控制方法來減小開關磁阻直線電機的電磁力脈動。

發明內容

針對上述技術中存在的問題，本發明提出一種可靠性高、通用性強、效果好的九扇區直接轉矩控制方法。

為實現上述技術目的，本發明采用如下的技術方案予以實現：

本發明在于，針對直接轉矩控制的扇區劃分，由于開關磁阻直線電機的非線性，難以建立精確的數學模型的特點，將360°的電空間簡單地均分成每個30°的12個扇區是不合理的。雖然12個扇區的劃分可以在一定程度上提高控制方法的精度，但是由于兩個或多個扇區在工作性質上的高度相似性，強行將它們劃分成不同的扇區是沒有必要的，同時也會增加DSP/RT-ALB的工作負擔，基于上面的分析，找出在工作性質上高度相似性的扇區，并對他們進行扇區的合并是必要的。在由單獨一相有勵磁電流，只由這一相提供轉矩的工作區域，稱之為單相工作區，而由于開關磁阻直線電機本身的原理，上一個工作相退磁，下一個工作相勵磁的重疊區域，稱之為換相區。一般而言，在單相工作區內，電機輸出的電磁力較為穩定，電磁力脈動也比較小，而開關磁阻直線電機的電磁力脈動主要是產生于換相區內。基于前文建立的電壓矢量控制原則，當開關磁阻直線電機動子運行到在C相電感最大位置和B相電感最小位置之間的N3扇區和N4扇區內時，B、C兩相將一直關斷，所需的全部電磁力都由A相單獨提供，于是這里將成為A相的單獨工作區。如果要調節電磁力的大小，只需改變施加于A相的電壓矢量狀態即可，而無需再進行其他的控制操作。基于以上分析，可以得出如下結論：在上一相相電感最大位置和下一相相電感最小位置之間的兩個扇區將成為一相的單獨工作區，于是在這個區域內，對這兩個扇區的控制是一致的，于是兩個扇區將可以合并成一個扇區。依據以上分析，可將N3扇區和N4扇區合并，N7扇區和N8扇區合并，N11扇區和N12扇區合并。