本发明专利技术公开了一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统及方法，该系统包括：PID速度控制器、前馈计算模块、滑模电流补偿模块、电流分配模块、电流滞环模块、不对称半桥驱动电路、开关磁阻电机、编码器、转矩计算模块和转速计算模块。本发明专利技术通过PID速度控制器对转速误差信号进行微分计算处理和通过滑模电流补偿模块对开关磁阻电机的输入电流进行补偿，能够在开关磁阻电机提高负载的过程中有效抑制开关磁阻电机的换相转矩脉动。本发明专利技术作为一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统及方法，可广泛应用于开关磁阻电机调速控制技术领域。于开关磁阻电机调速控制技术领域。于开关磁阻电机调速控制技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统及方法
[0001]本专利技术涉及开关磁阻电机调速控制
，尤其涉及一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统及方法。
技术介绍
[0002]开关磁阻电机（SRM）的结构特点是转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组联接起来，构成一相，具有结构简单，驱动电路可靠性高，启动转矩大，特别适合频繁启停的应用场合，并有望成为下一代新能源汽车的动力源首选，但是开关磁阻电机的双凸极结构造成了其相电感的严重非线性特性，使得其在工作时转矩脉动较为严重，限制了其在高性能需求场合的应用，在降低转矩脉动的控制方法中，根据是否直接控制转矩可分为直接转矩控制和电流控制方法，直接转矩控制方法参照异步电机的解耦控制方式，但是不能从根本上解决换相过程中的转矩脉动较大的情况，对于传统的转矩分配方法使用双闭环控制结构，外环为速度环，内环为电流环，然而双闭环的控制方法在抑制转矩脉动方面的控制性能又非常的有限。
技术实现思路
[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统及方法，能够在开关磁阻电机提高负载的过程中有效抑制开关磁阻电机的换相转矩脉动。
[0004]为实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统，包括PID速度控制器、前馈计算模块、滑模电流补偿模块、电流分配模块、电流滞环模块、不对称半桥驱动电路、开关磁阻电机、编码器、转矩计算模块和转速计算模块，所述PID速度控制器的输入端与转速计算模块的输出端连接，所述PID速度控制器的输出端与前馈计算模块的输入端和滑模电流补偿模块的输入端连接，所述前馈计算模块的输出端与电流分配模块的输入端连接，所述滑模电流补偿模块的输入端与转矩计算模块的输出端连接，所述滑模电流补偿模块的输出端与电流分配模块的输入端连接，所述电流分配模块的输出端与电流滞环模块的输入端连接，所述电流滞环模块的输出端与不对称半桥驱动电路的输入端连接，所述不对称半桥驱动电路的输出端与开关磁阻电机的输入端和转矩计算模块的输入端连接，所述开关磁阻电机的输出端与编码器的输出端连接，所述编码器的输出端与电流分配模块的输入端、转矩计算模块的输入端和转速计算模块的输入端连接，其中：所述PID速度控制器用于对转速误差及其变化率进行调节处理并输出参考转矩值；所述前馈计算模块用于通过线性转矩电流变换公式将参考转矩值变换为线性参考电流；所述滑模电流补偿模块用于对参考转矩值、反馈实际转矩值和转矩差值进行调节
处理并输出补偿电流；所述电流分配模块用于将总电流进行分配并输入至各相，得到参考相电流，所述总电流为线性参考电流和补偿电流之和；所述电流滞环模块用于对参考相电流与反馈相电流进行比较并计算出不对称半桥驱动电路的驱动信号；所述不对称半桥驱动电路用于给各相绕组施加电压或断开各相绕组的电压来控制开关磁阻电机工作；所述编码器用于检测开关磁阻电机转子的位置，即转子位置角；所述转矩计算模块用于根据开关磁阻电机转子的位置和反馈相电流，进行查表得到反馈实际转矩值，并对实际转矩值进行作差处理，输出转矩差值；所述转速计算模块用于根据开关磁阻电机转子的位置进行计算，得到电机的实时转速。
[0005]进一步，所述PID速度控制器的微分系数为0。
[0006]进一步，所述PID速度控制器的PID算法具体如下所示：上式中，表示PID控制输出变量，表示比例系数，表示积分系数，表示微分系数，表示给定转速与实时转速的差值，表示当前时刻，表示上一时刻。
[0007]进一步，所述前馈计算模块的线性转矩电流变换公式具体如下所示：上式中，表示反馈实际转矩值，表示电感偏导值，表示线性参考电流。
[0008]进一步，所述滑模电流补偿模块的输出补偿电流的计算公式式如下所示：上式中，表示滑模补偿电流，表示比例因子，和表示一个正实数，表示符号函数，表示滑模电流补偿模块的滑模面。
[0009]进一步，选取的滑模面具体公式表述如下：上式中，表示转矩偏差，表示转矩偏差对电流的导数。
[0010]进一步，所述电流滞环模块的具体工作步骤还包括：对参考相电流与反馈相电流进行比较，得到相电流差值的变化率；通过限幅计算对相电流差值的变化率进行计算，得到驱动信号；将驱动信号输入至不对称半桥驱动电路；
根据驱动信号确定不对称半桥驱动电路的工作状态。
[0011]进一步，还包括外部电源，所述不对称半桥驱动电路通过外部电源的电压大小控制相电流的大小，并通过给开关磁阻电机的各相绕组施加电压或断开电压来控制开关磁阻电机工作。
[0012]同时，本专利技术还提供一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制方法，具体包括以下步骤：S1、对转速误差信号进行PID调节处理，得到参考转矩值；S2、对参考转矩值进行分流处理，得到第一参考转矩值和第二参考转矩值；S3、通过线性转矩电流变换公式对第一参考转矩值进行变换处理，得到线性参考电流；S4、对第二参考转矩值进行查表处理和作差处理，得到转矩差值；S5、结合参考转矩值、实际转矩值和转矩差值进行调节处理，输出补偿电流；S6、对总电流进行分配处理，得到参考相电流，所述总电流包括线性参考电流和补偿电流；S7、对参考相电流与反馈相电流进行比较计算，输出驱动信号控制开关磁阻电机的工作状态；S8、根据开关磁阻电机的工作状态得到转子位置角并结合反馈相电流进行查表，得到反馈实际转矩值；S9、对转子位置角进行计算处理，得到电机的实时转速。
[0013]本专利技术方法及其器件的有益效果是：本专利技术通过在闭环控制下，通过PID速度控制器对转速误差信号的速度环节进行比例积分计算以得到参考转矩值，通过滑模电流补偿模块，能更好的根据转矩误差调整补偿开关磁阻电机的输入电流，抑制电机的转矩脉动，通过电流滞环模块对相电流的差值变化率进行判断，考虑了开关磁阻电机在系统控制中存在的电流滞后性，能够在开关磁阻电机提高负载的过程中有效抑制开关磁阻电机的换相转矩脉动。
附图说明
[0014]图1是本专利技术一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统的流程示意图；图2是本专利技术一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制方法的步骤流程图；图3是使用常规的比例微分PD电流补偿方法的流程示意图；图4是本专利技术开关磁阻电机的不对称半桥驱动电路的示意图；图5是开关磁阻电机负载转矩1Nm时，PD补偿方法和本专利技术滑模补偿方法的输出转矩脉动的对比示意图；图6是开关磁阻电机负载转矩3Nm时，PD补偿方法和本专利技术滑模补偿方法的输出转矩脉动的对比示意图；图7是开关磁阻电机负载转矩5Nm时，PD补偿方法和本专利技术滑模补偿方法的输出转矩脉动的对比示意图。
[0015]附图标记：1、PID速度控制器；2、前馈计算模块；3、滑模电流补偿模块；4、电流分配模块；5、电流滞环模块；6、不对称半桥驱动电路；7、开关磁阻电机；8、编码器；9、转矩计算模
块；10、转速计算模块。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统，包括PID速度控制器、前馈计算模块、滑模电流补偿模块、电流分配模块、电流滞环模块、不对称半桥驱动电路、开关磁阻电机、编码器、转矩计算模块和转速计算模块，所述PID速度控制器的输入端与转速计算模块的输出端连接，所述PID速度控制器的输出端与前馈计算模块的输入端和滑模电流补偿模块的输入端连接，所述前馈计算模块的输出端与电流分配模块的输入端连接，所述滑模电流补偿模块的输入端与转矩计算模块的输出端连接，所述滑模电流补偿模块的输出端与电流分配模块的输入端连接，所述电流分配模块的输出端与电流滞环模块的输入端连接，所述电流滞环模块的输出端与不对称半桥驱动电路的输入端连接，所述不对称半桥驱动电路的输出端与开关磁阻电机的输入端和转矩计算模块的输入端连接，所述开关磁阻电机的输出端与编码器的输出端连接，所述编码器的输出端与电流分配模块的输入端、转矩计算模块的输入端和转速计算模块的输入端连接，其中：所述PID速度控制器，用于对转速误差及其变化率进行调节处理并输出参考转矩值；所述前馈计算模块，用于通过线性转矩电流变换公式将参考转矩值变换为线性参考电流；所述滑模电流补偿模块，用于对参考转矩值、反馈实际转矩值和转矩差值进行调节处理并输出补偿电流；所述电流分配模块，用于将总电流进行分配并输入至各相，得到参考相电流，所述总电流为线性参考电流和补偿电流之和；所述电流滞环模块，用于对参考相电流与反馈相电流进行比较并计算出不对称半桥驱动电路的驱动信号；所述不对称半桥驱动电路，用于给各相绕组施加电压或断开各相绕组的电压来控制开关磁阻电机工作；所述编码器，用于检测开关磁阻电机转子的位置，即转子位置角；所述转矩计算模块，用于根据开关磁阻电机转子的位置和反馈相电流，进行查表得到反馈实际转矩值；所述转速计算模块，用于根据开关磁阻电机转子的转子位置角进行计算，得到电机的实时转速。2.根据权利要求1所述一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统，其特征在于，所述PID速度控制器的微分系数为0。3.根据权利要求2所述一种开关磁阻电机滑模电流补偿控制系统，其特征在于，所述PID速度控制器的PID算法具体如下所示：上式中，表示PID控制输出变量，表示比例系数，表示积分系数，表示微分...
【专利技术属性】
技术研发人员：李琴，罗配明，张学习，彭祖群，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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