[发明专利]开关磁阻电机分段PWM占空比控制方法

权利要求书

1.一种开关磁阻电机分段PWM占空比控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，开关磁阻电机导通区间分段划分

设m为电机相数，m≥3，λ为开关磁阻电机相序列号，λ＝1,2,…m，将m相开关磁阻电机导通相λ的导通区间划分为两段，其中第一段记为导通段S₁(λ)，S₁(λ):[θ_on(λ),θ_turn(λ)),第二段记为导通段S₂(λ)，S₂(λ):[θ_turn(λ),θ_off(λ))，其中，θ_on(λ)≤θ_turn(λ)≤θ_off(λ)，θ_on(λ)为导通相λ的开通角，θ_turn(λ)为导通相λ的电感特性曲线转折点，θ_off(λ)为导通相λ的关断角，导通相λ的电感记为L(λ)；

步骤2，获得占空比数组

将开关磁阻电机转速范围均分为G份，得到转速数组H，H＝{N_r|N_r＝r×p,r＝0,1…G},0≤N_r≤N_max，其中p为将开关磁阻电机转速范围均分的转速差，G为转速按照p差值均分得到的磁链份数，将转速数组H中的每一个转速定义为N_r，r为转速数组H中的每一个转速N_r按照从小到大排序所对应的转速序列号，r＝0,1,…G，N_max为开关磁阻电机所允许的最大转速；

将开关磁阻电机电流范围均分为L份，得到电流数组B，B＝{I_q|I_q＝q×u,q＝0,1…L},0≤I_q≤I_max，其中u为将开关磁阻电机电流范围均分的电流差，L为电流按照u差值均分得到的电流份数，将电流数组B中的每一个电流定义为I_q，q为电流数组B中的每一个电流I_q按照从小到大排序所对应的电流序列号，q＝0,1,…L，I_max为开关磁阻电机所允许的最大电流；

根据转速数组H和电流数组B仿真获取开关磁阻电机导通段S₁(λ)的占空比数组A₁和导通段S₂(λ)的占空比数组A₂，A₁＝{τ_r,q|r＝0,1,…G；q＝0,1…L},A₂＝{τ'r,q|r＝0,1,…G；q＝0,1…L}，τ_r,q为开关磁阻电机转速为N_r、参考电流为I_q时，导通段S₁(λ)内使电流脉动最小时对应的占空比，τ'_r,q为开关磁阻电机转速为N_r、参考电流为I_q时，导通段S₂(λ)内使电流脉动最小时对应的占空比；

步骤3，获得最优占空比

根据开关磁阻电机运转时位置传感器采集得到导通相λ当前k时刻转子电角度θ(k)以及设定的当前k时刻电机的参考电流I_ref，使用步骤2中得到的转速数组H、电流数组B确定下一控制周期最优的占空比τ，其方法如下：

(1)确定当前k时刻电机转速n在步骤2中得到的转速数组H中所处的区间，即确定转速序列号r，使得N_r≤n<N_r+1；

(2)确定当前k时刻电机的参考电流I_ref在步骤2中得到的电流数组B中所处的区间，即确定电流序列号q，使得I_q≤I_ref<I_q+1；

(3)通过下式(1)计算得到下一控制周期最优占空比τ：

其中，τ_r,q，τ_r+1,q，τ_r,q+1，τ_r+1,q+1为步骤2得到的开关磁阻电机导通段S₁(λ)的占空比数组A₁中的占空比，τ'_r,q，τ'_r+1,q，τ'_r,q+1，τ'_r+1,q+1为步骤2得到的开关磁阻电机导通段S₂(λ)的占空比数组A₂中的占空比，r为(1)所确定的转速序列号，q为(2)所确定的电流序列号；

步骤4，驱动开关磁阻电机

将步骤3所确定的下一控制周期最优的占空比τ转成对应的PWM驱动信号，并实施对功率变换器的控制，进而控制开关磁阻电机。