一种开关磁阻发电机模糊控制电流软斩波方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种开关磁阻发电机电流软斩波控制方法及系统，提高开关磁阻电机发电品质。其主要技术方案要点是：将发电电压与给定电压进行比较，将误差及误差变化率输入模糊控制器，将电流实际值与模糊控制器输出值作比较进行软斩波，输出开关控制逻辑1；将电压差值经过PI控制器输出占空比，通过PWM生成开关控制逻辑2,将控制逻辑1和控制逻辑2进行与操作，控制功率变换器的开关，达到减小电压脉动的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种开关磁阻发电机模糊控制电流软斩波方法及系统


[0001]本专利技术涉及电动汽车制动能量回馈领域，具体地说，它涉及一种电动汽车开关磁阻发电机电流软斩波控制方法及系统。

技术介绍

[0002]电动汽车在城市路况行驶中，频繁的制动操作会消耗大量的电能，开关磁阻发电机具有结构简单，发电量大的特点。通过开关磁阻发电机，在汽车制动时发出电能，将其储存在蓄电池当中，可以增强电动汽车的续航能力。因此获得稳定的发电性能成为重点，也直接影响电动汽车和电池的性能。
[0003]由于开关磁阻发电机的双凸极结构以及其遵循磁阻最小的工作原理，容易出现转矩波动，且在电动汽车制动发电过程中，转速的改变会引起输出电压的波动，从而影响电机的输出品质。
[0004]目前，越来越多的智能优化算法运用到非线性问题当中，专利技术人将模糊控制应用于开关磁阻发电机控制系统当中，将其与改进的电流斩波控制相结合，再通过PWM控制共同提高开关磁阻发电机的输出性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是设计一种开关磁阻发电机模糊控制电流软斩波方法及系统，通过将模糊控制与改进后的电流斩波控制相结合，与PWM共同控制功率变换电路的开关器件导通逻辑，进而实现整个发电过程，减小输出电压波动，改善输出电能质量。
[0006]本专利技术的一种开关磁阻发电机模糊控制电流软斩波方法是通过以下技术加以实现：包括获取给定电压与实际发电电压，求取电压误差，将误差作为模糊变量输入模糊控制器，输出斩波电流值，通过与实际电流值就行滞环比较输出控制逻辑1。同时将误差通过PID控制，输出调节占空比，与三角波共同生成控制逻辑2.将控制逻辑1与控制逻辑2进行与操作，生成最终控制逻辑，实现发电控制，所述其他参数包括：转子位置和相电流值。
[0007]与现有技术相比，本专利技术对传统电流斩波控制进行了改进，加入模糊控制技术，将硬斩波变为软斩波，并且加入PWM控制，提高输出量的响应速度与稳定性。获取给定电压和实际电压两个参数后，得出误差。将误差及误差变化率作为模糊控制的输入变量，然后输出斩波电流值，将实际电流值与斩波电流值进行滞环比较，得出开关管控制逻辑1；再将电压误差通过PI控制，输出占空比，与三角波生成矩形波，得到开关管导通逻辑2；将控制逻辑1与控制逻辑2进行与操作，的出最终控制逻辑，实现整个控制过程，实现发电控制。
[0008]进一步，通过获取给定电压与实际电压，得到电压误差，通过以下公式计算得出：
[0009]e＝U
ref
‑
U
[0010]其中：其中：U
ref
为给定电压，U为实际电压，e为误差。
[0011]进一步，所述模糊控制算法包括：
[0012]S1、输入输出变量规则描述，设置输入和输出变量的模糊子集为{NB,NS,Z,PS,
PB}：
[0013]其中，NB＝负大，NS＝负小，Z＝零，PS＝正小，PB＝正大。
[0014]S2、输入输出变量模糊化：将输入的精确量(误差e和误差变化率e(d))进行尺度变换，设置输入变量(e、e(d))的隶属函数为高斯形，输出变量I'的隶属函数为三角形隶属函数，论域范围均为{
‑
3,
‑
2,
‑
1,0,1,2,3}。
[0015]S3、制定模糊规则：如果误差为较大的正值，变化率也为较大的正值，说明此时开关磁阻发电机的输出电压较低，应当提高斩波电流值，提高发电电压；反之，如果误差为负且误差变化率也为负时，说明开关磁阻发电机输出电压过高，应当减小斩波电流值，减小输出电压，共建立25条模糊规则。
[0016]S4、输出量清晰化处理：将输出量I通过解模糊化，得到精确的输出量I
*
。
[0017]进一步，将斩波电流值I
*
与开关磁阻发电机绕组实际电流i做滞环比较。如果I
*
≥i,则滞环模块输出1，该相上下开关管都导通，相开关状态为1；如果I
*
<i,则滞环模块输出0，该相只导通下开关管，相开关状态为0；当相转子位置角大于关断角时，相开关状态为
‑
1，该相上下两个开关管同时断开，完成控制逻辑1。
[0018]进一步，将电压误差e输入PI控制器，经PI控制器输出占空比，将占空比与三角波进行比较，输出幅值为1的矩形波，即开关管的控制逻辑2。
[0019]进一步，将控制逻辑1与控制逻辑2通过与操作，最终控制开关管的导通与关断。
[0020]本专利技术还提供一种开关磁阻发电机模糊控制电流斩波控制系统，包括误差计算模块，模糊控制模块，电流软斩波模块，PI控制模块，PWM模块，逻辑与模块。所述误差模块，用于得到给定电压与实际电压的差值，用于后续模糊控制与PI控制的输出；模糊控制模块，用于将电压误差转变为斩波电流值；电流软斩波模块，用于输出开关管控制逻辑1；PI控制模块，用于输出占空比；PWM模块，用于输出开关管控制逻辑2；逻辑与模块，将控制逻辑1和控制逻辑2进行与操作，生成最终的控制逻辑，实现整个发电过程。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点，本专利技术对传统的电流斩波控制进行优化，将硬斩波改为软斩波，降低开关管导通次数，减少损耗能量，使电流更为平滑；其次，引入模糊控制，提高了解决非线性系统控制的能力；加入PWM控制，用于减小由于实际采样频率受限导致无法实时采集当前实际电流值而造成的电流值大于电流限幅值的情况。综合来讲，本专利技术所设计的控制方法降低了系统输出电压波动，提高了系统的鲁棒性，减小了系统的响应时间。
附图说明
[0022]此处的附图说明用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0023]图1为本专利技术一实施例提供的一种开关磁阻发电机模糊控制电流软斩波方法及系统整体框图；
[0024]图2为本专利技术一实施例提供的系统控制流程图；
[0025]图3为本专利技术一实施例提供的模糊控制规则曲面图；
[0026]图4为本专利技术一实施例提供的相开关状态；
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0028]图1为本专利技术实施例提供的一种开关磁阻发电机模糊控制电流软斩波方法及系统整体框图。该实施例的控制系统主要包括：误差比较模块、模糊控制模块、电流软斩波模块、PI控制模块、PWM模块，逻辑与模块、功率变换器模块、电机本体模块。
[0029]开关磁阻发电机本体采用三相12/8极结构，具体结构参数见表1，功率变换器采用绝缘栅场效应管与二极管组成的三相不对称半桥拓扑结构。控制芯片采用专用数字信号处理芯片，通过编程实现控制策略。具体的，控制器包括电压误差计算模块、模糊控制模块、电流软斩波模块、P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻发电机电流软斩波控制方法及系统，其特征是，包括将发电电压与给定电压进行比较；将误差及误差变化率输入模糊控制器，将电流实际值与模糊控制器输出值作比较进行软斩波，生成控制逻辑1；将电压差值经过传统PI控制器输出PWM的占空比，与三角波比较生成控制逻辑2；将控制逻辑1与控制逻辑2进行与操作，控制功率变换器的开关，实现发电控制，所述其他参数包括：电机转子位置及每相电流值。2.根据权利要求1所述的一种开关磁阻发电机电流软斩波控制方法及系统，其特征是：对比给定电压与实际电压大小，求出误差：e＝U
ref
‑
U其中：U
ref
为给定电压，U为实际电压，e为误差。3.根据权利要求1所述的一种开关磁阻发电机电流软斩波控制方法及系统，其特征是：将误差及误差变化率输入模糊控制器，将电流实际值与模糊控制器输出值作比较进行软斩波，包括：S1、根据误e求出误差变化率e(d)，将误差e和误差变化率e(d)作为模糊推理输入变量；S2、将输入变量(e、e(d))与输出变量I'的模糊子集都设为{负大，负小，零，正小，正大}，设置输入变量(e、e(d))的隶属函数为高斯形，输出变量I的隶属函数为三角形隶属函数；对应的模糊论域均为{
‑
3，
‑
2,
‑
1,0,1,2,3}，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红伟，龚旭辉，罗华林，房蕾，殷俊杰，杨俊豪，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：