[发明专利]基于误差匹配PWM-DITC的开关磁阻电机控制方法

说明书

本发明公开了一种基于误差匹配PWM‑DITC的开关磁阻电机控制方法，包括：步骤一、开关磁阻电机的瞬时转矩及第p相绕组对应转子位置角的采集与传输；步骤二、开关磁阻电机的第p相绕组工作区间的判断；步骤三、获得基于误差匹配PWM‑DITC的控制策略并对开关磁阻电机的瞬时转矩进行控制；本发明方法步骤简单，实现方便，响应速度快，转矩脉动抑制效果好，有助于提高控制精度，实用性强，便于推广使用。

技术领域

本发明属于开关磁阻电机的转矩控制技术领域，具体涉及一种基于误差匹配PWM-DITC的开关磁阻电机控制方法。

背景技术

开关磁阻电机具有结构简单、起动转矩大、运行可靠、调速范围宽以及成本低廉等优点，是一种十分具有发展潜力的新一代调速电机。但作为一种时变、非线性、强耦合的系统，使用传统控制策略难以获得优异性能。转矩脉动较大是SRM较为突出的缺点，会带来转速波动和噪音等问题，这些都制约了开关磁阻电机的推广与应用。基于SRM的这个缺陷，通过高效、可靠、合理的控制策略来有效抑制转矩脉动一直是控制系统研究领域的研究热点。

Kim C-H和Ha I-J，在1996年的IEEE Transactions on Control SystemsTechnology提出的转矩分配函数控制法是一种应用广泛的转矩脉动抑制方法，从开关磁阻电机的静态矩角特性为研究角度出发，分析了转矩分配函所应该具有的特性及需要满足的条件，并且指出满足条件的转矩分配函数构成一函数族，并不唯一，只要转矩分配函数符合上述条件，在静态转矩意义上就能实现电机的零转矩脉动。日本学者Adrian David Cheok和Yusuke Fukuda在2002年的IEEE Transactions on power electronics提出基于电压矢量的直接转距控制方法。这种方法根据开关磁阻电机磁阻最小理论，通过反馈磁链与给定磁链的误差，反馈转矩和给定转矩的误差为逻辑信号来控制电压矢量的选择从而控制转矩的脉动。

Robert B Inderka在2003年IEEE Transactions on Industry Application提出直接瞬时转矩控制方法。该控制方法提出了转矩闭环的直接瞬时转矩控制转矩脉动的方法，以开关磁阻电机正向串联的单相工作为基础，根据开关磁阻电机磁阻最小理论，通过反馈转矩和给定转矩的误差计算每一瞬时下的电机绕组电压等级，从而控制电机的输出转矩。

国内有大批学者也对直接瞬时转矩方法进行了深入的研究，并且将成果发表在国内权威期刊。漆汉宏等在2007年《电工技术学报》，夏长亮等在2006年《中国电机工程学报》，李珍国在2010年《电工技术学报》上，对这种方法进行了深入的分析和研究。这些研究方法沿用了Robert B Inderka提出的控制方法和思想，他们通过提出新型滞环策略或者新型驱动拓扑，控制绕组瞬时电压控制输出转矩，抑制转矩脉动。这些学者仍然采用的是滞环控制绕组电压等级，改变输出转矩，抑制转矩脉动。滞环控制结构如图1所示。

图1为现有技术中的开关磁阻电机直接瞬时转矩滞环控制系统原理框图。速度经过PID控制算法限幅后，成为给定转矩，系统经过位置检测和电流检测得到位置与电流信号，经过查找事先已经测量好的转矩表或者转矩逆模型得到瞬时转矩，给定转矩与瞬时转矩的差值得到转矩误差，转矩误差经过滞环控制器的作用得到逻辑控制信号发送给驱动电路，控制每一相绕组的电压导通状态，从而实现瞬时转矩的控制，抑制转矩脉动。

滞环控制是一种常见的控制方法，它结构简单，运用广泛。但是滞环控制方法的有效性与转矩的误差限有关，如果误差限较小，则系统响应快，抑制转矩脉动效果好，但是开关频率高，损耗大，已给系统带来震荡。如果误差限设置较大，则系统的开关次数较少，损耗小，系统稳定性高，但是转矩脉动抑制能力降低，系统响应速递降低。