一种开关磁阻电机低脉动控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种开关磁阻电机低脉动控制系统和方法，涉及开关磁阻电机控制技术领域。该系统包括三相开关磁阻电机、控制器、以及与三相开关磁阻电机相连接的位置传感器、电流传感器和三相驱动电路；所述控制器包括转速闭环模块、PI调节器、相数变换模块、正向转换模块、电流校正模块和电流滞环控制器。该方法并不需要转矩与磁链反馈、转矩分配函数以及调节开通、关断角，通过借鉴同步电机的d、q轴控制思想，结合SRM特性对参考相电流进行调整，最后通过电流滞环控制即可达到稳定输出转矩的效果。仅需位置传感器和电流传感器两种传感器即可实现SRM的低脉动运行，简化了转矩脉动抑制控制系统结构，且在节约系统空间和成本的同时提高了系统的稳定性。高了系统的稳定性。高了系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻电机低脉动控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及开关磁阻电机控制
，特别是涉及一种开关磁阻电机低脉动控制系统和方法。

技术介绍

[0002]开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)具有在较为恶劣的环境下正常运行、调速范围宽、安全可靠、成本低等优点，是电动汽车驱动装置中较优的选择。然而，由于SRM具有独特的双凸极结构和内部磁场高度非线性，导致其在运行时产生较大转矩脉动，进而引起共振和较大的噪声。这对追求舒适性和高性能的电动汽车来说是致命的缺陷。常用的抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法有两种：一种是直接转矩或直接瞬时转矩控制方法，另一种是转矩分配函数控制方法。直接转矩或直接瞬时转矩控制方法需要扭矩传感器实时反馈转矩信息，以及通过对SRM的电压、电流和转子角度进行计算实时反馈磁链信息；转矩分配函数控制方法需要选取恰当的转矩分配函数和调整开通、关断角，此外还需要扭矩传感器来提前获取转矩信息，用以转换为电流信息形成电流闭环控制，或者采用扭矩传感器实时反馈转矩信息形成转矩闭环控制，以上两种常用的控制方法均需要扭矩传感器。众所周知，控制系统中传感器的数量越多，控制系统的稳定性就越差，对系统使用环境的要求就越严苛。因此，在保证控制效果的情况下，使用较少的传感器才是系统优化的理想目标。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种开关磁阻电机低脉动控制系统和方法，旨在减少控制系统中传感器的数量，降低开关磁阻电机控制系统的复杂性，同时提高开关磁阻电机的转矩性能，保障开关磁阻电机低脉动运行。
[0004]本专利技术的技术方案为：
[0005]本专利技术第一方面提供一种开关磁阻电机低脉动控制系统，该系统包括三相开关磁阻电机、控制器、以及与三相开关磁阻电机相连接的位置传感器、电流传感器和三相驱动电路；
[0006]所述控制器包括：
[0007]转速闭环模块，用于从位置传感器接收电机转子的实时位置信息，且将电机转子的实时位置信息转换为电机的实际转速信息，并计算实际电机转速与给定电机转速的差值，并将该差值输出至PI调节器；
[0008]PI调节器，用于对所接收的实际电机转速与给定电机转速的差值进行PI调节获得参考总电流函数，并将所获得的参考总电流函数输出至所述的相数变换模块；
[0009]相数变换模块，用于将从所述PI调节器接收的参考总电流函数转换为三相参考电流函数，并将所述三相参考电流函数输出至所述的正向转换模块；
[0010]正向转换模块，用于将从所述相数变换模块接收的三相参考电流函数转换成非负
的参考电流函数，并将该非负的参考电流函数输出至所述的电流校正模块；
[0011]电流校正模块，用于对从所述正向转换模块接收的非负的参考电流函数进行校正，获得所需的三相参考电流，并将该三相参考电流输出至所述的电流滞环控制器；
[0012]电流滞环控制器，用于根据从所述电流校正模块接收的三相参考电流与从电流传感器接收的电机实际三相电流产生PWM控制信号，并将所产生的PWM控制信号输出至所述的三相驱动电路，以控制电枢绕组的通电顺序，使电机正常换相运转。
[0013]进一步地，根据权所述的开关磁阻电机低脉动控制系统，所述控制器为DSP。
[0014]进一步地，根据所述的开关磁阻电机低脉动控制系统，所述三相驱动电路为三相不对称半桥驱动电路。
[0015]本专利技术第二方面提供一种开关磁阻电机低脉动控制方法，该方法包括如下步骤：
[0016]步骤1：向三相驱动电路和开关磁阻电机供电，启动三相驱动电路和开关磁阻电机；
[0017]步骤2：根据电机转子的实时位置信息计算电机的实际转速信息与转子位置的电角度信息，以及计算电机的实际转速与给定转速的差值e；
[0018]步骤3：对电机的实际转速与给定转速的差值e进行PI调节获得参考总电流函数；
[0019]步骤4：首先将参考总电流函数分解为沿d轴和q轴的分量，然后将参考总电流函数的d轴分量置为零，将参考总电流函数的q轴分量根据转子位置的电角度进行相数变换计算将其转换为三相参考电流函数；
[0020]步骤5：对三相参考电流函数进行正向转换，获得非负的三相参考电流函数；
[0021]步骤6：对非负的三相参考电流函数进行校正，获得最终的三相参考电流；
[0022]步骤7：根据电机的三相参考电流和实际三相电流产生PWM控制信号，控制电枢绕组的通电顺序，使电机正常换相运转。
[0023]进一步地，根据所述的开关磁阻电机低脉动控制方法，所述参考总电流函数为：
[0024]f
i
(t)＝K
P
e(t)+K
I
∫e(t)dt
[0025]上式中，K
P
为比例项参数，K
I
为积分项参数。
[0026]进一步地，根据所述的开关磁阻电机低脉动控制方法，在所述步骤4中按照下式将所述参考总电流函数的q轴分量根据转子位置的电角度进行相数变换计算将其转换为三相参考电流函数；
[0027][0028]上式中，f
i_o
，o＝a、b、c分别代表a、b和c相的参考电流函数，其中令f
id
＝0；f
id
和f
iq
分别为总参考电流函数d轴和q轴的分量，其中f
iq
＝f
i
；θ
d
为转子位置的电角度。
[0029]进一步地，根据所述的开关磁阻电机低脉动控制方法，在所述步骤5中根据转矩守恒原则按照下式对三相参考电流函数进行正向转换：
[0030][0031]上式中，f
i_o+
(o＝a、b、c)为非负的a、b、c相的参考电流函数。
[0032]进一步地，根据所述的开关磁阻电机低脉动控制方法，在所述的步骤6中依据与转子位置相关的函数与转子位置电角度的正弦函数关系对非负的三相参考电流函数f
i_o+
(o＝a、b、c)进行校正，获得最终的三相参考电流i
_o_ref
(o＝a、b、c)，具体是将非负的三相参考电流函数f
i_o+
(o＝a、b、c)与校正系数的倒数相乘，校正系数的倒数是由sinθ
d
除以额定电流下电机转矩
‑
角度曲线的归一化结果，电机转矩
‑
角度曲线的归一化结果为：
[0033]f
′
T
(θ)＝f
T
(θ)/max(f
T
(θ))
[0034]上式中，θ为转子位置的机械角度；f
T
(θ)代表横坐标为转子位置的机械角度θ、纵坐标为转矩T的额定电流下的电机转矩
‑
角度曲线。
[0035]本专利技术的有益效果为：
[0036]本专利技术方法区别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机低脉动控制系统，其特征在于，该系统包括三相开关磁阻电机、控制器、以及与三相开关磁阻电机相连接的位置传感器、电流传感器和三相驱动电路；所述控制器包括：转速闭环模块，用于从位置传感器接收电机转子的实时位置信息，且将电机转子的实时位置信息转换为电机的实际转速信息，并计算实际电机转速与给定电机转速的差值，并将该差值输出至PI调节器；PI调节器，用于对所接收的实际电机转速与给定电机转速的差值进行PI调节获得参考总电流函数，并将所获得的参考总电流函数输出至所述的相数变换模块；相数变换模块，用于将从所述PI调节器接收的参考总电流函数转换为三相参考电流函数，并将所述三相参考电流函数输出至所述的正向转换模块；正向转换模块，用于将从所述相数变换模块接收的三相参考电流函数转换成非负的参考电流函数，并将该非负的参考电流函数输出至所述的电流校正模块；电流校正模块，用于对从所述正向转换模块接收的非负的参考电流函数进行校正，获得所需的三相参考电流，并将该三相参考电流输出至所述的电流滞环控制器；电流滞环控制器，用于根据从所述电流校正模块接收的三相参考电流与从电流传感器接收的电机实际三相电流产生PWM控制信号，并将所产生的PWM控制信号输出至所述的三相驱动电路，以控制电枢绕组的通电顺序，使电机正常换相运转。2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机低脉动控制系统，其特征在于，所述控制器为DSP。3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机低脉动控制系统，其特征在于，所述三相驱动电路为三相不对称半桥驱动电路。4.一种开关磁阻电机低脉动控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：向三相驱动电路和开关磁阻电机供电，启动三相驱动电路和开关磁阻电机；步骤2：根据电机转子的实时位置信息计算电机的实际转速信息与转子位置的电角度信息，以及计算电机的实际转速与给定转速的差值e；步骤3：对电机的实际转速与给定转速的差值e进行PI调节获得参考总电流函数；步骤4：首先将参考总电流函数分解为沿d轴和q轴的分量，然后将参考总电流函数的d轴分量置为零，将参考总电流函数的q轴分量根据转子位置的电角度进行相数变换计算将其转换为三相参考电流函数；步骤5：对三相参考电流函数进行正向转换，获得非负的三相参考电流函数；步骤6：对非负的三相参考电流函数进行校正，获得最终的三相参考电流；步骤7：根据电机的三相参考电流和实际三相电流产生PWM控制信号，控制电枢绕组的通电顺序，使电机正常换相运转。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟繁贵，刘爱民，任达，娄家川，王宇琛，刘尧，吴志恒，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：