[发明专利]一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的系统

说明书

本发明提供了一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的系统，该系统在经典PID控制的开关磁阻电机调速系统(SRD)中引入NSGA‑II算法，以速度脉动值最小化和转矩脉动最小化为双目标，电流积分平方差为约束条件的方法来优化经典PID控制的SRD系统。

技术领域

本发明涉及一种电机控制技术，特别是一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的系统。

背景技术

开关磁阻电机SRM(switched reluctance motor)因其结构简单，运行稳定，系统可靠性高，启动转矩大等优点，成为一种极具发展潜力的新型调速电机并受到越来越多学者的关注。SRM具有特殊的双凸极结构以及采取开关式的供电方式，磁路呈强非线性和饱和性，决定了电机运转时转矩脉动严重，在换相和低速时尤为明显，因此如何降低转矩脉动成为当前SRM研究的热点。

目前，用于SRM转矩脉动抑制的方案主要有两种：其一为本体结构优化设计，其二为采取先进的控制策略。在SRM本体结构优化方面，主要考虑尽量减小不对齐位置时各相绕组的最小电感；减小各相绕组之间的互感；降低各相绕组的开关频率等。在控制策略方面，主要包括传统控制策略、变结构控制、智能控制、转矩分配控制、直接转矩控制等策略。

目前国内外较为成熟的开关磁阻电机调速(SRD)系统，多采用经典PID控制算法，但对转矩脉动抑制效果不佳。此外，速度的脉动虽然由来自于转矩脉动的因素而产生，但是速度脉动的抑制其实也是反向促进转矩脉动抑制的方式之一。因此，SRM转矩脉动抑制这种多目标的问题若寻求多目标及相应的控制算法更为合理，应该对转矩脉动的抑制更为有效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的系统，包括NSGA-II优化模块、速度控制器、电流控制器、PWM控制器、功率变换器、转子位置检测模块、电流检测模块、换相开关角控制器；NSGA-II优化模块通过NSGA-II算法以速度脉动最小化及转矩脉动最小化为总目标，以电流积分平方差为约束条件，对速度控制器与电流控制器各自的比例和积分增益，以及电机绕组开关角进行优化；速度控制器根据给定参考速度值与实际反馈速度值的差，经过比例积分调节输出相应的电流命令；电流控制器根据速度控制器输出的参考电流值与实际反馈电流值的差，经过比例积分调节，输出相应的控制信息；PWM控制器接收电流控制器的控制信息计算占空比；功率变换器接收PWM控制器的信息改变开关管的开关情况，以及电机相绕组的供电电压大小；转子位置检测模块检测转子位置并计算出实际速度值；电流检测模块检测相应相电流的大小；换相开关角控制器根据转子位置以及NSGA-II优化后的结果计算出开通、关断角的信息给功率变换器。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过采用NSGA-II算法以速度脉动值最小化和转矩脉动最小化为双目标，电流积分平方差为约束的方法来优化经典PID控制的SRD系统，从而抑制开关磁阻电机的转矩脉动，相比单独的PI算法下的总转矩，引入NSGA-II后转矩脉动情况得到有效抑制。

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是实施例中的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法的系统原理图。

图2是实施例中的NSGA-II算法工作流程图。

具体实施方式

图1是实施例中的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法的系统原理图。如图1所示，一种用于对开关磁阻电机的转矩脉动进行抑制的开关磁阻电机转矩脉动抑制系统包括NSGA-II优化模块、速度控制器、电流控制器、PWM控制器、功率变换器、转子位置检测模块、电流检测模块和换相开关角控制器。