[發明專利]直線旋轉開關磁阻電機直接瞬時轉矩與軸向力控制方法在審
| 申請號： | 202211731471.0 | 申請日： | 2022-12-30 |
| 公開（公告）號： | CN115940738A | 公開（公告）日： | 2023-04-07 |
| 發明（設計）人： | 曹鑫;石瑞杰;鄧智泉 | 申請（專利權）人： | 南京航空航天大學 |
| 主分類號： | H02P25/098 | 分類號： | H02P25/098;H02P21/14;H02P21/18;H02K7/12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 直線 旋轉 開關 磁阻 電機 直接 瞬時 轉矩 軸向 控制 方法 | ||
本發明公開了直線旋轉開關磁阻電機直接瞬時轉矩與軸向力控制方法，屬于直線旋轉開關磁阻電機控制技術領域，包括，通過轉矩滯環控制策略得出轉矩滯環信號與轉矩繞組電壓矢量表；通過軸向力滯環控制策略得出軸向力滯環信號與軸向力繞組電壓矢量表；根據所述轉矩繞組電壓矢量表與所述軸向力繞組電壓矢量表，在轉矩繞組和軸向力繞組對應的導通區間內選擇電壓矢量，分配轉矩與軸向力對應的電壓符號到定子齒繞組上，實現對直線旋轉開關磁阻電機轉矩與軸向力的控制。本發明直線旋轉開關磁阻電機直接瞬時轉矩與軸向力控制方法，提高了系統響應速度，簡化了控制策略，拓展了直線旋轉開關磁阻電機的應用場景。
技術領域
本發明涉及直線旋轉開關磁阻電機控制技術領域，主要涉及直線旋轉開關磁阻電機直接瞬時轉矩與軸向力控制方法。
背景技術
直線旋轉開關磁阻電機(LRSRM)借鑒了無軸承開關磁阻電機控制思想，在傳統6/4極開關磁阻電機的基礎上引入懸浮技術，使得電機既可以實現旋轉運動，又可以實現軸向直線運動。將旋轉與直線兩種運動集成于一臺電機，大大簡化了系統的傳動結構，提升了功率密度。直線旋轉開關磁阻電機具有結構簡單，價格低廉，容錯率高等優點，適用于人造衛星、機器人、高精度機床等領域。
該電機在定子齒極上有兩套繞組，其中一套繞組橫向繞制在兩個定子齒上以產生主磁場，用來產生轉矩；另外一套繞組在一個定子齒極上同向繞制，在另一個定子齒極上反向繞制，用以產生不平衡的磁拉力，通過調節這兩套繞組中的電流大小，可以實現直線旋轉開關磁阻電機的旋轉與直線運動。
由于直線旋轉開關磁阻電機的結構特點，使得轉矩與軸向力之間存在著耦合。對直線旋轉開關磁阻電機而言，現行的控制方法是通過轉矩和軸向力的數學模型解算出各齒極繞組電流的大小，再將其分配到對應的繞組導通區間，從而進行滯環控制。但該方法受模型精度影響較大，存在轉矩和軸向力脈動大，直線運動響應速度慢，控制復雜等缺點。
發明內容
針對上述背景技術中存在的問題，本發明提供了直線旋轉開關磁阻電機直接瞬時轉矩與軸向力控制方法，直接對電機的瞬時轉矩與軸向力進行控制，使得轉矩和軸向力的脈動更小，且沒有采用解算環節，系統響應更加迅速。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
直線旋轉開關磁阻電機直接瞬時轉矩和軸向力控制方法，包括：
步驟S1，通過轉矩滯環控制策略得出轉矩滯環信號與轉矩繞組電壓矢量表；
步驟S2，通過軸向力滯環控制策略得出軸向力滯環信號與軸向力繞組電壓矢量表；
步驟S3，根據所述轉矩繞組電壓矢量表與所述軸向力繞組電壓矢量表，在轉矩繞組和軸向力繞組對應的導通區間內選擇電壓矢量，分配轉矩與軸向力對應的電壓符號到定子齒繞組上，實現對直線旋轉開關磁阻電機轉矩與軸向力的控制。
上述步驟S1包括，
步驟S11，檢測轉角位置θ，經過轉速計算得到實際轉速n，與給定轉速n*比較后，經過誤差調節得出給定轉矩Tref；
步驟S12，計算實際轉矩T；
步驟S13，比較給定轉矩Tref與實際轉矩T，結合轉角位置θ，根據轉矩滯環控制策略得出轉矩滯環信號與轉矩繞組電壓矢量表。
上述實際轉矩T的計算公式如下：
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