[发明专利]基于开通关断角控制的BSRMWR转矩脉动抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于开通关断角控制的BSRMWR转矩脉动抑制方法，在换出相选择合适的关断角，在换入相选择合适的开通角，以达到优化换相间电流上升和下降速率目的，从而抑制或消除换相转矩脉动。该方法简单实用，可以提高系统的动态性能。解决了传统无轴承开关磁阻电机的转矩与悬浮力之间的耦合问题；该方法选择合适的开通角与关断角改进了电机的转矩和悬浮力性能。本发明所述的方法简单实用，控制方便，可以加强电机系统的可靠性与稳定性。

技术领域

本发明涉及一种12/8单绕组宽转子齿结构的无轴承开关磁阻电机(BearinglessSwitched Reluctance Motor with Wider Rotor Teeth，BSRMWR)抑制转矩脉动的控制方法，属于电机控制应用技术领域。

背景技术

BSRMWR具有结构简单，坚固，成本低，工作可靠，无润滑，寿命长等特点，在航空高速、超高速起动发电机，飞轮储能等领域具有重大应用。

BSRMWR与普通无轴承开关磁阻电机相比，其转子齿的机械角增加至30°，通过双相导通，可以实现转矩与悬浮力的解耦，由于其双凸结构，在换相时存在转矩脉动较大的问题。转矩脉动较大限制了其在高性能场合的应用，转矩脉动也是造成电机噪声和振动的重要原因。因此解决电机的转矩脉动问题就显得尤为重要。

针对抑制电机换相时的转矩脉动，国内外专家学者提出了许多行之有效的方法，主要有：(1)基于转矩分配函数的直接瞬时转矩控制；(2)设计新型的功率变换器的拓扑结构来抑制转矩脉动；(3)传统直接转矩控制来抑制转矩脉动；(4)通过有限元分析法，设计合适的电机结构来抑制转矩脉动；(5)换相区间内的电流优化算法等。换相区间内的转矩波动主要是由换入相和换出相电流的变化速度不一样导致的，因此许多抑制转矩脉动的方法都是从换相过程中换入相和换出相电流的入手，即优化换相区间的电流，保证非换相区间电流不变。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于开通关断角控制的BSRMWR转矩脉动抑制方法，即在换出相选择合适的关断角，在换入相选择合适的开通角，以达到优化换相间电流上升和下降速率目的，从而抑制或消除换相转矩脉动。该方法简单实用，可以提高系统的动态性能。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于开通关断角控制的BSRMWR转矩脉动抑制方法，包括以下步骤：

步骤1：利用电机内部的光电传感器获得转子位置角θ，通过微分计算得到电机转速ω，电机转速ω作为外环反馈，期望转速作为给定转速ω^*。

步骤2：电机实际转速ω与给定转速ω^*作差，得到转速偏差量Δω，转速偏差量Δω经过外环PI调节得到给定平均转矩T_avg^*。

步骤3：通过转矩电流公式得到三相转矩区间内的给定电流i_T^*。

步骤4：利用电机外部的位移传感器获得转子轴承在x、y两个方向上的位移量，两个位移量分别作为外环反馈，期望的x、y方向上的位移量作为给定位移x^*、y^*，x、y两个方向上的位移量与给定位移x^*、y^*作差得到x、y方向上的位移量误差。

步骤5：x、y方向上的位移量误差分别经过PID调节得到x、y两个方向上的给定悬浮力F_x^*、F_y^*。

步骤6：x、y方向上的给定悬浮力F_x^*、F_y^*通过悬浮力电流公式得到三相在x、y方向上的差分电流Δi_s1、Δi_s2。