【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于开关磁阻电机相关领域，具体为一种开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统。
技术介绍
1、开关磁阻电机因其结构简单、容错能力强、调速范围广、无需稀土材料等优点，广泛用于工业、电动汽车、农机装备等领域。但开关磁阻电机其固有双凸极结构及非线性映射特性引起的高转矩脉动及噪声限制其在高端领域如伺服控制的应用。
2、近年，为改善开关磁阻电机转矩脉动大这一问题，国内外学者从不同角度提出改善策略，如直接转矩控制、直接瞬时转矩控制、人工神经网络控制、转矩分配函数控制等。其中，转矩分配函数是目前降低sr电机转矩脉动有效的解决方案之一，主要通过合理分配每相参考转矩，实现合成瞬时转矩恒定的目标。
3、为有效降低开关磁阻电机转矩脉动，本文基于现有研究方法的基础上提出一种新型转矩分配函数控制策略及其控制系统，以生成具有低转矩脉动最佳参考转矩曲线为目标，提高电机性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是客服传统开关磁阻电机的输出转矩脉动，基于现有研究方法的基础上提出一种新型转矩分配函数控制策略，以生成具有低转矩脉动最佳参考转矩曲线为目标，提高电机性能。
2、为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：
3、第一步：静态有限元分析：基于电机结构参数利用有限元分析法获取电机电磁数据，分析影响电磁转矩的主要因素；
4、第二步：在电机换相期间重新建立分区依据；
5、第三步：预设分区区间内在线择优选择转矩生成能力较强的相作
6、进一步的，在所述步骤一中，根据线性模型分析下的：
7、
8、式中t为转矩，i为电流，dl为电感导数，dθ为电感角度；
9、选取步长1a，1～10a相电流，电流在1～6a时电感曲线重合度较高，电路处于非饱和状态；当大于临界饱和电流6a时，电路处于饱和状态；在定转子凸极中线逐步完全对齐阶段，电感随角度变化灵敏度较小，转矩生成能力较弱；在定转子凸极前沿逐步靠近时，电感随角度变化灵敏度较大，转矩生成能力较强；在相电流一定的情况下，电磁转矩随着电感变化率的递增逐步增大，在非饱和情况下，电感变化率与电磁转矩趋于线性关系。
10、进一步的，当忽略磁饱和特性固定转子位置时，电流与转矩成平方关系；选取步长2.5°，0～22.5°角度值，其中当角度为0～7.5°时，定子磁极后沿与转子磁极前沿逐步接近，当角度为7.5°～22.5°时，定转子凸极逐步完全重合；当转子位置小于15°时，电机a相绕组处于导通状态，转矩随着电流的增大逐步递增，转矩生成能力较强；当转子位置大于15°时，电机a相绕组处于关断续流状态，且在相电流超过6a时，转矩导数-电流值明显下降，转矩生成能力较弱。
11、进一步的，在所述步骤二中，实现tsf法基于合成瞬时转矩恒定的控制目标，须满足以下等式：
12、
13、式中tk(θ)为第k相绕组的瞬时转矩，tref为合成瞬时参考转矩，fk(θ)为第k相绕组的转矩分配函数，m为srm的相数。
14、进一步的，在单个转子角周期内，第k相参考转矩可表示为：
15、
16、式中，frise为输入相上升阶段的斜率，ffall为输出相下降阶段的斜率，θon、θoff、θov表示开通角，关断角和重叠角,τr为转子角周期。frise与ffall之间的关系被定义为:
17、ffall(θ)＝1-frise(θ-ε) (4)
18、其中θov应满足以下关系式：
19、
20、进一步的，基于转矩分配函数分区修正的方法，以θc1、θc2为中点将换相期间划分为三个子区间(区间i、区间ii和区间iii)，剖析每相不同转子位置下的转矩生成能力，择优选取转矩生成能力较强的相作为转矩补偿相，依据实时转矩跟踪误差优化转矩分配函数波形，提高实际电流可控性，实现转矩脉动抑制优化目标，其中，
21、
22、进一步的，通过分析换相阶段前后两相转矩变化率的大小，采用分区优化的方式构造基于转矩分配函数的转矩脉动最小化，分区如下：
23、(1)i区间：在换向初期，k相的转矩生成能力低于k-1相,由k-1相补偿k相跌落的转矩；
24、区间i内k-1相的转矩生成能力大于k相，此时k相处于建立励磁电流阶段，电流值较小，绕组电感变化率较低，导致产生的实际转矩不能及时跟踪上参考转矩从而产生转矩误差；此时k-1相转矩生成能力较强，可通过k-1相来补偿k相产生的转矩误差；
25、k相跌落的转矩误差为：
26、δtι＝tk_ref-tk (8)
27、补偿函数δfⅰ可表示为:
28、
29、更新后的转矩分配函数可表示为：
30、
31、补偿后的k-1相转矩可更新为：
32、
33、在重叠区域，总电磁转矩等于输入相与输出相的电磁转矩之和。更新后的总参考转矩可表示为：
34、
35、其中，frise与ffall之间的关系可表示为：
36、ffall(θ)＝1-frise(θ+θon-θoff) (13)
37、(2)ii区间：在换向中期，k-1相与k相的转矩生成能力大小相仿，而k相此时处于电流导通区间，可控性较强，由k相补偿换相产生的转矩误差。
38、k-1相与k相的转矩生成能力大小相仿，此时k-1相处于关断续流状态，电流逐步减小，转矩处于一个固定曲线下降的状态，电流可控能力较弱；而k相电流在此区间处于导通状态且在上升区，可控能力较强，选用pwm控制进行调节，因此在ii区间选用k相进行转矩补偿；
39、在此区间产生的转矩误差为：
40、δtii＝|tk_ref-tk/(k-1)| (14)
41、补偿函数δfⅱ可表示为:
42、
43、更新后的转矩分配函数可表示为：
44、
45、补偿后的k相转矩可更新为：
46、
47、更新后的总参考转矩可表示为：
48、
49、(3)iii区间：在换向后期，k-1相的转矩生成能力低于k相,由k相补偿k-1相超出的转矩误差；
50、区间iiik相的转矩生成能力大于k-1相，此时k-1相绕组电感变化率较小，产生的相转矩较大，导致所产生的实际转矩超出参考转矩，从而导致转矩脉动。而此时k相的转矩生成能力较强，因此通过k相来补偿k-1所产生的转矩误差；
51、k-1相超出的转矩误差可表示为：
52、δtiii＝tk-1-tk-1_ref (19)
53、补偿函数δfⅲ可表示为:
54、
55、
56、补偿后的第k相转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统，其特征在于，在所述步骤1中，根据模型分析下的转矩关系式：
3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统，其特征在于，在所述步骤2中，实现TSF法基于合成瞬时转矩恒定的控制目标，须满足以下等式：
4.根据权利要求1所述的开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统，其特征在于，在所述步骤2中，在单个转子角周期内，第k相参考转矩可表示为：
5.根据权利要求1所述的开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统，其特征在于，在所述步骤3中，基于转矩分配函数分区修正的方法，将换相期间划分为三个子区间为区间I、区间II和区间III，剖析每相不同转子位置下的转矩生成能力，择优选取转矩生成能力较强的相作为转矩补偿相，依据实时转矩跟踪误差优化转矩分配函数波形，提高实际电流可控性，实现转矩脉动抑制优化目标。
【技术特征摘要】
1.一种开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统，其特征在于，在所述步骤1中，根据模型分析下的转矩关系式：
3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装置及系统，其特征在于，在所述步骤2中，实现tsf法基于合成瞬时转矩恒定的控制目标，须满足以下等式：
4.根据权利要求1所述的开关磁阻电机转矩柔性驱动方法、装...
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