一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法，通过构建开关磁阻电机定子振动加速度a(s)和径向力F(s)之间的传递函数H(s)，并确定出传递函数的参数，然后通过matlab画出传递函数H(s)的伯德图，并在伯德图中找到传递函数H(s)H(s)在[f

【技术实现步骤摘要】
一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法
本专利技术属于开关磁阻电机
，更为具体地讲，涉及一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法。
技术介绍
开关磁阻电机由于其结构简单、价格低、可靠性高、转速范围宽以及可工作在恶劣环境之中等优点，航空航天、新能源发电、电动汽车、机床主轴驱动家用电器等领域具有巨大的发展潜力。然而，开关磁阻电机特殊的双凸极结构和脉冲式供电方式导致其严重的振动噪声问题，限制了它在对噪声等级有严格限制的产品中的应用。为减小开关磁阻电机的振动噪声，中国专利一种开关磁阻电机减振降噪系统(专利申请号：201710448781.4)提出了一种利用迭代滑模变结构调速控制器限制电机转矩脉动的方法以间接减小电机的振动噪声的方法。然而，该方案在速度环使用迭代滑模变结构调速控制器虽然能减小实际输出转速与期望转速之前的误差，对抑制由于换相引起的转矩脉动效果不佳。研究表明，开关磁阻电机的振动噪声问题主要是由于其径向力脉动导致的定子径向形变引起，因此，通过限制转矩脉动来实现电机的减振降噪效果有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法，通过改变开关磁阻电机的关断信号来实现电机振动能量均匀分布，进而达到开关磁阻电机的减振降噪。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、构建开关磁阻电机定子振动加速度a(s)和径向力F(s)之间的传递函数H(s)；其中，i表示不同的模态阶数，n为模态阶数的最低阶，m为模态阶数的最高阶；ωi为i-阶模态的固有角频率，ωi＝2πfi，fi为i-阶模态的固有频率；ξi为i-阶模态的阻尼比；Ai为i-阶模态下传递函数的增益；s为拉普拉斯变量；(2)、确定传递函数的参数：m,n,ωi,ξi和Ai；(2.1)、结合开关磁阻电机的相关参数，利用有限元分析软件，在结构场中进行模态分析，求取开关磁阻电机定子在不同模态下的固有频率fi；(2.2)、结合人耳听觉频率范围，选取相关有效频率区间内对应的开关磁阻电机定子模态阶数的上下限：m和n；(2.3)、计算不同模态下的固有频率fi对应的阻尼比ξi；(2.4)、确定不同模态下传递函数的增益Ai；(2.4.1)、求取瑞利阻尼的常数βdM和αdK其中，fm、fn和ξm、ξn分别为开关磁阻电机定子模态阶数的上下限m和n对应的固有频率和阻尼比；(2.4.2)、通过有限元电磁场仿真软件仿真出开关磁阻电机定子时变径向力F(t)，再将F(t)与常数βdM和αdK一起输入至有限元电磁场仿真软件，确定出不同模态下传递函数的增益Ai；(3)、将传递函数H(s)输入至matlab，通过matlab画出传递函数H(s)的伯德图，然后在伯德图中找到传递函数H(s)在[fnfm]区间内取最小值时对应的频率，记为f；(4)、基于传统的开关磁阻电机控制策略，通过在传统开关磁阻电机关断角θoff中注入频率变化的正弦信号r(t)＝sin(2πfst)，fs为正弦信号的频率，从而生成新的关断角θ′off＝θoff+Δθr(t)；开关磁阻电机在关断角θ′off控制下实现电机振动能量均匀分布，进而实现开关磁阻电机的减振降噪。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法，通过构建开关磁阻电机定子振动加速度a(s)和径向力F(s)之间的传递函数H(s)，并确定出传递函数的参数，然后通过matlab画出传递函数H(s)的伯德图，并在伯德图中找到传递函数H(s)H(s)在[fnfm]区间内取最小值时对应的频率，最后基于传统的开关磁阻电机控制策略，通过在传统开关磁阻电机关断角θoff中注入频率变化的正弦信号，从而生成新的关断角，那么开关磁阻电机在关断角θ′off控制下实现电机振动能量均匀分布，进而实现开关磁阻电机的减振降噪。同时，本专利技术基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法还具有以下有益效果：(1)、本专利技术在不需要改变开关磁阻电机传统控制系统的整体框架的前提下，实现了电机的减振降噪，具有操作简单、成本低等特点；(2)、本专利技术通过在开关磁阻电机的关断信号中注入频率变化的正弦信号，实现电机振动能量均匀分布，避免电机振动能量集中分布在固有频率附近，从而能够快速实现开关磁阻电机减振降噪。附图说明图1是本专利技术基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法流程图；图2是开关磁阻电机定子的振动加速度与径向力的传递函数伯德图；图3是开关磁阻电机减振降噪方法的整体控制框图；图4是开关磁阻电机传统控制策略的控制参数关系说明图；图5是开关磁阻电机减振降噪控制方法的控制参数关系说明图；图6是开关磁阻电机减振降噪方法的仿真结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图1是本专利技术基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法流程图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法，包括以下步骤：S1、构建开关磁阻电机定子振动加速度a(s)和径向力F(s)之间的传递函数H(s)；其中，i表示不同的模态阶数，n为模态阶数的最低阶，m为模态阶数的最高阶；ωi为i-阶模态的固有角频率，ωi＝2πfi，fi为i-阶模态的固有频率；ξi为i-阶模态的阻尼比；Ai为i-阶模态下传递函数的增益；s为拉普拉斯变量；S2、确定传递函数的参数：m,n,ωi,ξi和Ai；S2.1、结合开关磁阻电机的相关参数，利用有限元分析软件，在结构场中进行模态分析，求取开关磁阻电机定子在不同模态下的固有频率fi；S2.2、结合人耳听觉频率范围，选取相关有效频率区间内对应的开关磁阻电机定子模态阶数的上下限：m和n；S2.3、计算不同模态下的固有频率fi对应的阻尼比ξi；S2.4、确定不同模态下传递函数的增益Ai；S2.4.1、求取瑞利阻尼的常数βdM和αdK其中，fm、fn和ξm、ξn分别为开关磁阻电机定子模态阶数的上下限m和n对应的固有频率和阻尼比；S2.4.2、通过有限元电磁场仿真软件仿真出开关磁阻电机定子时变的径向力F(t)，再将F(t)与常数βdM和αdK一起输入至有限元电磁场仿真软件，确定出不同模态下传递函数的增益Ai；S3、将传递函数H(s)输入至matlab，通过matlab画出传递函数H(s)的伯德图，然后在伯德图中找到传递函数H(s)H(s)在[fnfm]区间内取最小值时对应的频率，记为f；在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)、构建开关磁阻电机定子振动加速度a(s)和径向力F(s)之间的传递函数H(s)；/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电机结构特性的开关磁阻电机减振降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、构建开关磁阻电机定子振动加速度a(s)和径向力F(s)之间的传递函数H(s)；



其中，i表示不同的模态阶数，n为模态阶数的最低阶，m为模态阶数的最高阶；ωi为i-阶模态的固有角频率，ωi＝2πfi，fi为i-阶模态的固有频率；ξi为i-阶模态的阻尼比；Ai为i-阶模态下传递函数的增益；s为拉普拉斯变量；
(2)、确定传递函数的参数：m,n,ωi,ξi和Ai；
(2.1)、结合开关磁阻电机的相关参数，利用有限元分析软件，在结构场中进行模态分析，求取开关磁阻电机定子在不同模态下的固有频率fi；
(2.2)、结合人耳听觉频率范围，选取相关有效频率区间内对应的开关磁阻电机定子模态阶数的上下限：m和n；
(2.3)、计算不同模态下的固有频率fi对应的阻尼比ξi；



(2.4)、确定不同模态下传递函数的增益增益Ai；
(2.4.1)、求取瑞利阻尼的常数βdM和αdK



其中，fm、fn和ξm、ξn分别为开关磁阻电机定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蔓，胡维昊，李坚，黄琦，谢鸿钦，张真源，杜月芳，孙敏，井实，陈健军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51