直流母线电压动态调节的SRM直接瞬时转矩控制方法技术

本发明专利技术涉及直流母线电压动态调节的SRM直接瞬时转矩控制方法，该方法在传统非对称半桥型功率变换器的前端增加DC‑DC变换电路，并且解耦励磁通路与退磁通路，可以施加更高的退磁电压，使开关磁阻电机的绕组更快的退磁，根据开关磁阻电机运行速度的不同对功率变换器的直流母线电压进行相应的升降压调节，并且调节方式具有开通角优化的特点；改进了开关磁阻电机的换相规则，换相导通区在兼顾最优开通角特性的情况下通过更高的退磁电压执行直接瞬时转矩控制减小转矩脉动；开关磁阻电机全转速运行范围内，通过直接瞬时转矩控制一种控制策略来减小转矩脉动，不需要切换控制策略。

SRM direct instantaneous torque control method for DC bus voltage dynamic regulation

【技术实现步骤摘要】
直流母线电压动态调节的SRM直接瞬时转矩控制方法
本专利技术涉及电机驱动技术控制领域，尤其涉及一种直流母线电压动态调节的开关磁阻电机(SRM)直接瞬时转矩控制方法。
技术介绍
开关磁阻电机结构简单，转子上没有绕组，电机自身的机械强度高，可以用于频繁启停或者超高速运行。同时，由于开关磁阻电机特殊的双凸极结构以及绕组导通方式，电机运行的过程中会产生较大的转矩波动。常见的转矩脉动抑制方法包括间接转矩控制方法和直接转矩控制方法。间接转矩控制方法是通过转矩与电流和磁链的关系，通过控制期望的电流和磁链曲线来间接将电机的输出转矩控制在期望的区间内。直接转矩控制方法以总的电机瞬时输出转矩为控制对象，不需要考虑具体的电流磁链的变化，通过对瞬时转矩和总参考转矩进行滞环比较，然后对相绕组的导通与关断进行控制，控制结构简单，转矩脉动抑制的效果好。根据开关磁阻电机的电路方程可知相电流在不同转速下会出现以下情况：当电机低速运行时，旋转电动势很小，电机的绕组电流变化率增大，电流上升迅速，这将导致合成转矩的突然增大，导致转矩脉动。当电机高速运行时，旋转电动势很大，电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流母线电压动态调节的SRM直接瞬时转矩控制方法，该控制方法包括下述步骤：/n步骤1：建立电流-位置-转矩模型/n步骤2：给定转速n

【技术特征摘要】
1.一种直流母线电压动态调节的SRM直接瞬时转矩控制方法，该控制方法包括下述步骤：
步骤1：建立电流-位置-转矩模型
步骤2：给定转速nref与实际转速的偏差经过PI控制后得到参考转矩Tref，参考转矩Tref与瞬时转矩T做差获得转矩误差ΔT；
步骤3：扇区划分
对开关磁阻电机的导通周期进行扇区划分，第k相的导通范围划分为4个扇区S1[θu，θon]，S2[θon，θL]，S3[θL，θoff]，S4[θoff，θa]，
其中θu为开关磁阻电机第k相的转子非对齐位置，θon为开关磁阻电机第k相的开通角位置，θL为开关磁阻电机第k相的电感拐点特性位置，θoff为开关磁阻电机第k相的关断角位置，θa为开关磁阻电机第k相的转子对齐位置；
步骤4：计算直流母线电压
确定当前采样时刻下的实时转速与负载，根据实时转速与负载确定开关磁阻电机的直流母线电压Uref，也即相绕组的励磁电压；
最优开通角要求电机电流在转子的θL位置到达给定电流Iref，则相绕组的励磁电压Uref、给定电流Iref、开关磁阻电机转子角速度ω的关系为：



其中，L(θL)为开关磁阻电机在第k相的电感拐点特性位置处的电感，
根据电机的机械方程，计算开关磁阻电机的当前负载下的理论电磁转矩Te：



其中TL负载转矩，F电机阻尼系数，J转动惯量，
然后根据电流-位置-转矩关系反推电流大小得到当前负载下的给定电流Iref，保持开通角不变，改变直流母线电压使参考电流达到给定值，并确定当前k相励磁电压Uref；
然后根据电压可调功率变换器中DC-DC转换器转换公式，求出DC-DC转换器中开关管的占空比d，同时得到开关磁阻电机的退磁电压Uin为DC-DC转换器的输入电压；
步骤5：选择系统的转矩滞环控制单元的转矩滞环阈值，确定电压可调功率变换器的电路开关状态；
步骤6：确定开关磁阻电机的导通顺序和换相规则
确定当前采样时刻下的转子位置θ，根据步骤4所确定的励磁电压Uref确定开关磁阻电机的导通顺序和换相规则：
导通顺序为：相邻三相k-1、k、k+1运行顺序为k-1、k、k+1，其中k-1为即将关闭相，k为即将导通相，在k-1相、k相换相期间，k+1相和其他相保持关断状态；
开关磁阻电机的导通扇区内换相规则，
S1为k相的即将导通区，系统瞬时转矩由前一相k-1提供，k相维持关断状态；
S2为换相导通区，在此扇区内，当前相k迅速建立电流，根据步骤4计算的励磁电压，k相持续导通逐渐增加该相瞬时转矩在参考转矩中的占比，所以在此扇区，k相一直维持“1”状态不进行改变；
S3为单相导通区，系统瞬时转矩由当前相k提供，通过比较k相的转矩误差ΔT和滞环阈值的大小调节开关磁阻电机输出的瞬时转矩，在调节过程中，同时根据转矩误差ΔT的大小适应性的调节单相励磁电压的大小，对于滞环宽度TH，β＝ΔT/TH
当β≤1时，励磁电压为Uref；当β>1时，励磁电压为β·Uref，Uref由步骤4计算获得；
S4为换相导通区，在此扇区内，k相瞬时转矩在参考转矩中的占比逐渐降低，下一个导通相k+1相持续导通，使k+1相的瞬时转矩在参考转矩中的占比逐渐增加，k+1相的瞬时转矩Tk+1的大小由开关表直接获得；此时参考转矩Tref和k+1相的单相瞬时转矩Tk+1的差为：
Tk′＝Tref-Tk+1，
其中Tk′为k相的理论瞬时转矩的大小；
同时k相在“1”、“0”、“-1”状态之间切换，使k相的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹤旭，高爽，董砚，荆锴，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12