[发明专利]减小开关磁阻电机电流斩波控制方式下电流波动控制方法

说明书

一种减小开关磁阻电机电流斩波控制下电流波动的控制方法，适用于无电感模型下的各种相数、结构的开关磁阻电机，根据位置传感器信号，将一个导通周期划分为换相段与单独导通段；根据给定转速与通过位置传感器计算所得电机实际转速所确定的给定电流；通过霍尔电流传感器采集各相绕组电流；根据给定电流与各相绕组在换相段与单独导通段的实际电流分别对换相段与单独导通段的PWM占空比进行调节；控制器的输入为转速差、绕组实际电流、位置信号，输出为PWM占空比，从而实现对功率变换器的控制，并由功率变换器控制对开关磁阻电机的电能通断，控制电机转速。本发明提高了开关磁阻电机的稳态特性，调高了稳态运行效率，减小了电机输出转矩脉动。

技术领域

本发明涉及一种抑制开关磁阻电机电流波动的方法，适用于无电感模型下的各种相数、结构的开关磁阻电机。

背景技术

开关磁阻电机以其结构简单、制造成本低、可控性好、可频繁正反转等优点，使其在传动系统中受到了广泛的关注。由于电流斩波控制方式可靠性高、实现简单，使其成为开关磁阻电机在实际应用中普遍采用的控制方式。但是，由于电流斩波控制属于滞后控制，使得开关磁阻电机的绕组电流出现超过斩波上、下限的波动，尤其是在转速较低、负载较小的情况下，换相段电流峰值甚至会达到参考电流的两倍左右，这将增加系统中传输线路的电能损耗及电机绕组的铜损，降低系统运行效率，减少系统使用寿命。因此，探索一种简单实用、适用范围广的减小开关磁阻电机在电流斩波控制下电流波动的控制方法具有很大的实用价值。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种减小开关磁阻电机在电流斩波控制方式下电流波动的方式，从而实现不同转速、负载下电流斩波导通时PWM占空比的自适应调节，解决了电流斩波控制方式下电流波动超过斩波上、下限的问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案如下。

减小开关磁阻电机电流斩波控制方式下电流波动控制方法，其特征是包括下述内容：

（1）设计电流斩波控制器，并初始化其电流斩波占空比及斩波电流波动范围；

（2）采用光敏式位置传感器检测开关磁阻电机转子位置信号，判断导通相及导通相处于换相段或单独导通段，通过一路位置信号变化时间间隔计算电机实际转速；

（3）采用霍尔传感器获取一相绕组电流值；

（4）分别在换相段与单独导通段，将一相绕组中的实际电流与参考电流进行比较并得出各自电流差值的最大值；

（5）根据（4）中所得电流差值的最大值，分别对换相段与单独导通段的PWM占空比进行调节；

（6）将新得到的导通占空比输入到电流斩波控制器。

在上述技术方案中，进一步的附加技术特征如下。

所述对换相段与单独导通段PWM占空比的调节采用粗调与微调相结合。当绕组中实际电流与给定电流的最大差值大于1A或小于-1A时，对PWM占空比采用粗调；当绕组中实际电流与给定电流的最大差值在0.5~1A或-0.5~-1A时，对PWM占空比采用微调；当绕组中实际电流与给定电流的最大差值在-0.5~0.5A时，PWM占空比保持不变。

所述换相段粗调时PWM占空比按下公式计算：

其中：

为本次换相段的PWM占空比；

为前次换相段的PWM占空比；

i_ref为给定参考电流；

i_1max为换相段绕组中实际电流与给定电流的差值的最大值。

所述单独导通段粗调时PWM占空比按如下公式计算：