[发明专利]一种基于交流步进控制的新能源车用同步磁阻电机控制方法

说明书

本发明为一种基于交流步进控制的新能源车用同步磁阻电机控制方法。该方法通过针对同步磁阻电机，将三相电流合成的定子电流矢量离散细分，按一定的循环拍数获得空间的离散定位位置，从而通过控制定子磁场的空间位置，实现电机的位置控制，进而实现速度控制；提出的具有位置特征的同步磁阻电机步进传动控制，正是利用交流步进控制方法，将转子凸极的非线性导致难以精确建模的控制难点，转化为控制优势，实现高精度的位置控制，解决了传统控制方式存在的低速转矩脉动大，结构复杂等缺点。

技术领域

本发明涉及交流电机传动技术领域，具体涉及一种基于交流步进控制的新能源车用同步磁阻电机控制方法。

背景技术

同步磁阻电机结构简单，定子与三相交流电机相同，转子与开关磁阻电机类似，具有磁阻性质的同步电机具有高效率、高功率密度、易弱磁扩速、易维护、成本低等显著优点，在新能源汽车驱动系统中有很高的利用价值。

交流步进传动控制是东北大学刘宗富教授于1981年提出的。1996年，孙鹤旭博士出版了学术专著《交流步进传动系统》，书中对它进行了更为全面系统地阐述。随后，在理论研究和工程应用方面，Discrete Current Control Strategy ofPermanent MagnetSynchronous Motors和《永磁同步电机步进控制在武器定位系统中的应用研究》相继拓展到开关磁阻电机和永磁同步电机的控制上，也使得理论体系不断深入和完善。

同步磁阻电机传统的控制方式有直接转矩控制和矢量控制。直接转矩控制系统由于双位式控制和磁链计算准确度易受影响，造成电机低速情况下转矩脉动大，低速性能不好。而传统的矢量控制需要进行复杂的坐标变换，使系统结构复杂，计算量大，实际应用存在一定困难，因此当前而言尚未有交流步进控制用于同步磁阻电机控制上。

发明内容

本发明结合同步磁阻电机的结构与运行特性，提出了具有位置特征的同步磁阻电机步进传动控制，利用交流步进控制方法，将转子凸极的非线性导致难以精确建模的控制难点，转化为控制优势，实现高精度的位置控制，使得电机在低速甚至接近零速时，都可以实现对电机位置的精确控制。

本发明的技术方案为：

一种基于交流步进控制的新能源车用同步磁阻电机控制方法，包括以下步骤：

同步磁阻电机离散步进控制的运行方法所用装置包括DSP控制模块、功率电路、同步磁阻电机、编码器位置检测模块和输入电源模块，其中，输入电源模块分别和DSP控制模块、功率电路、编码器位置检测模块相连，DSP控制模块、功率电路、同步磁阻电机和编码器位置检测模块依次连接，编码器位置检测模块再与DSP控制模块相连；当同步磁阻电机运行时，执行以下步骤：

步骤1：由输入电流圆的一个周期等分份数b_H，确定相应的电流矢量i_s幅值的表达式；

其中，i_s为定子电流合成矢量；I_m为输入三相交流电的幅值；b_H为循环拍数，也是将输入电流的一个周期等分份数；k＝0～b_H-1整数；j为虚数单位。

步骤2：同步磁阻电机低速启动时的b_H值＝96；则根据公式(5)，得到电流矢量i_s的幅值后，再根据电流矢量i_s和电磁转矩间的关系公式(6)，得到电磁转矩值T_em，从而使电机获得相应的加速度；

其中，

式中：i_s为定子电流合成矢量；T_em为电磁转矩；ε为定子电流矢量与转子凸极轴线位置的夹角；p_τ为电机极对数；