一种双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统及方法技术方案

技术编号：40831108 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-01 14:54

本发明专利技术公开了一种双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统及方法，属于电机控制技术领域。本发明专利技术针对双定子开关磁阻电机区别于常规开关磁阻电机特有结构，采用新型功率变换器，使双定子开关磁阻电机能够工作在内定子、外定子、内外定子并联、内外定子串联和双定子五种工作模式。并在电机运行过程中在线计算在五种工作模式下的工作效率，使双定子开关磁阻电机能够一直工作在效率最高的工作模式下，提高电机的工作效率。此外，在电机控制系统中还采用了模糊PI控制和对电机电流及转子位置的预测控制，进一步抑制了开关磁阻电机转矩脉动。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机控制，尤其涉及一种基于效率最优的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统及方法。

技术介绍

1、随着新型能源与电能的转换技术越发成熟以及包括电机、电力电子和计算机技术的高速发展，使开关磁阻电机调速系统日益成熟。开关磁阻电机具有可靠性高、成本低、结构简单、起动转矩大和调速范围宽等优点，在经过几十年的研究和改进下，其应用领域已经涉及到航空航天、电动汽车、家用电器、纺织工程等多个领域。但传统开关磁阻电机存在着功率密度低、转矩脉动大的缺点，严重限制了开关磁阻电机的推广应用。因此，对如何降低开关磁阻电机的转矩脉动和提高功率密度是国内外学者广泛关注的焦点。

2、基于传统单定子开关磁阻电机在尺寸固定的条件下，很难大幅度提高电机的功率密度，所以有学者在开关磁阻电机内部增加了一个内定子，专利技术出一种双定子开关磁阻电机（double stator switched reluctance machine, dssrm），双定子开关磁阻电机自专利技术以来，经过十几年的改进，结构也越来越趋向完善。由于磁场解耦型双定子开关磁阻电机内外定子磁场解耦，能够工作在内定子、外定子、内外定子并联、内外定子串联和双定子五种工作模式，而不同的工作模式，电机的工作特性不同，因此如何判断双定子开关磁阻电机的最优工作模式是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对以上的问题，本专利技术提供一种基于效率最优的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统及方法。

2、本专利技术按以下技术方案实现：</p>

3、一种双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，该系统包括：

4、采样环节模块，用于采样当前时刻的双定子开关磁阻电机内外定子绕组的相电流 i k和转子位置 θ k；

5、预测环节模块，用于根据双定子开关磁阻电机的数学模型和采用环节得到的当前时刻定子绕组相电流 i k和转子位置 θ k计算得到下一时刻内外定子绕组相电流 i k+1和转子位置 θ k+1；

6、控制环节模块，用于将预测环节获得的相电流 i k+1和转子位置 θ k+1作为控制器的输入值，与pwm控制信号、模糊pi控制信号一起作为ccc控制的输入信号，将ccc的输出信号作为功率变换器的驱动信号；

7、模式选择环节模块，用于结合双定子开关磁阻电机工作模式下的数学模型对工作模式的实时效率进行计算，经比较选择出效率最高的工作模式；

8、驱动信号模块，用于根据效率最高的工作模式输出相应的驱动信号来控制功率变换器，使双定子开关磁阻电机始终工作在效率最高的工作模式下。

9、在一种实施方式中，所述双定子开关磁阻电机包括内定子、外定子、内外定子并联、内外定子串联和双定子五种工作模式。

10、在一种实施方式中，当双定子开关磁阻电机工作在内定子工作模式时，功率变换器的驱动信号只需要对与内定子相关的开关管进行控制，与外定子相关的开关管使其一直处于关闭状态。

11、在一种实施方式中，当双定子开关磁阻电机工作外定子工作模式时，在此工作模式下，功率变换器的驱动信号只需要对与外定子相关的开关管进行控制，而与内定子相关的开关管使其一直处于关闭状态。

12、在一种实施方式中，当双定子开关磁阻电机工作在内外定子并联工作模式时，双定子开关磁阻电机内外定子绕组会同时工作，功率变换器中开关管的驱动信号由内外定子的状态共同决定，此时施加在内外定子绕组两端的电压是相同的。

13、在一种实施方式中，当双定子开关磁阻电机工作在内外定子串联工作模式时，双定子开关磁阻电机的内外定子绕组会同时工作，功率变换器中开关管的驱动信号由内外定子的状态共同决定，此时流经在内外定子绕组中的电流是相同的。

14、在一种实施方式中，当双定子开关磁阻电机工作在双定子工作模式时，双定子开关磁阻电机的内外定子绕组都会工作，内外定子绕组各自根据各自的驱动信号顺序导通。

15、本专利技术还提供了一种双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统方法，所述方法包括：

16、采样当前时刻的双定子开关磁阻电机内外定子绕组的相电流 i k和转子位置 θ k；

17、根据双定子开关磁阻电机的数学模型和采用环节得到的当前时刻定子绕组相电流 i k和转子位置 θ k计算得到下一时刻内外定子绕组相电流 i k+1和转子位置 θ k+1；

18、将预测环节获得的相电流 i k+1和转子位置 θ k+1作为控制器的输入值，与pwm控制信号、模糊pi控制信号一起作为ccc控制的输入信号，将ccc的输出信号作为功率变换器的驱动信号；

19、结合双定子开关磁阻电机工作模式下的数学模型对双定子开关磁阻电机工作模式的实时效率进行计算，经比较选择出效率最高的工作模式；

20、根据效率最高的工作模式输出相应的驱动信号来控制功率变换器，使双定子开关磁阻电机始终工作在效率最高的工作模式下。

21、在一种实施方式中，所述双定子开关磁阻电机包括内定子、外定子、内外定子并联、内外定子串联和双定子五种工作模式。

22、如上所述，本专利技术具有如下效果：

23、本专利技术提出了一种适用于磁场解耦型双定子开关磁阻电机的新型调速系统，对不同工作模式下的效率进行分析，为电机工作优化提供基础；本专利技术能够有效地匹配各种工作模式的高效区，不同工作模式下的高效区能够覆盖对电机的不同转矩和转速需求，提高了调速系统的工作效率；本专利技术中电机的开通角和关断角的度数可以进行在线调节，增加了新型调速系统的应用范围，此外本专利技术运用了模糊pi控制和预测控制，对dssrm的转矩脉动也进行了一定的抑制。

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【技术保护点】

1.一种双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：该系统包括：

2.根据权利要求1所述的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：所述双定子开关磁阻电机包括内定子、外定子、内外定子并联、内外定子串联和双定子五种工作模式。

3.根据权利要求2所述的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：当双定子开关磁阻电机工作在内定子工作模式时，功率变换器的驱动信号只需要对与内定子相关的开关管进行控制，与外定子相关的开关管使其一直处于关闭状态。

4.根据权利要求2所述的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：当双定子开关磁阻电机工作外定子工作模式时，在此工作模式下，功率变换器的驱动信号只需要对与外定子相关的开关管进行控制，而与内定子相关的开关管使其一直处于关闭状态。

5.根据权利要求2所述的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：当双定子开关磁阻电机工作在内外定子并联工作模式时，双定子开关磁阻电机内外定子绕组会同时工作，功率变换器中开关管的驱动信号由内外定子的状态共同决定，此时施加在内外定子绕组两端的电压是相同的。

6.根据权利要求2所述的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：当双定子开关磁阻电机工作在内外定子串联工作模式时，双定子开关磁阻电机的内外定子绕组会同时工作，功率变换器中开关管的驱动信号由内外定子的状态共同决定，此时流经在内外定子绕组中的电流是相同的。

7.根据权利要求2所述的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：当双定子开关磁阻电机工作在双定子工作模式时，双定子开关磁阻电机的内外定子绕组都会工作，内外定子绕组各自根据各自的驱动信号顺序导通。

8.一种双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统方法，其特征在于：所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择方法，其特征在于：所述双定子开关磁阻电机包括内定子、外定子、内外定子并联、内外定子串联和双定子五种工作模式。

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【技术特征摘要】

1.一种双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：该系统包括：

5.根据权利要求2所述的双定子开关磁阻电机工作模式在线选择系统，其特征在于：当双定子开关磁阻电机工作在内外定子并联工作模式时，双定子开关磁阻电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙萌，王行行，李亚男，刘永强，王聪，李林虎，史展旭，王翔平，范英乐，闫文举，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司丰县供电分公司，
类型：发明
国别省市：

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