[发明专利]无误差的开关磁阻电机电流控制方法

说明书

本发明提供了一种无误差开关磁阻电机电流控制方法。本方法根据电机运行时记录的参数，先通过计算获得任一电周期内下一载波周期的电流变化斜率，然后根据实际电流与参考电流的差值，准确的获得任一电周期内下一载波周期的驱动状态，并准确计算出任一电周期内下一载波周期所需要的占空比。此方法在大功率电驱系统中，在有限的开关频率下实现电流无误差跟踪，提高电流跟踪性能，从而减小开关磁阻电机输出的转矩脉动，提高电机输出性能。

技术领域

本发明属于电气工程领域的开关磁阻电机控制技术，具体涉及一种无误差的开关磁阻电机电流控制方法。

技术背景

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)是近十年来迅速发展起来的一种新型电机，具有起动转矩大，调速范围宽，控制灵活，可方便实现四象限运行，具有较强的再生制动能力，在宽广的转速和功率范围内都具有高效率，有利于节能降耗；可工作于极高转速；可缺相运行，容错能力强等。现已被广泛应用于航空航天、电动汽车、油田采矿和家用电器等领域。

然而，与传统电机相比，SRM的双凸极结构和开关型供电特性导致其转矩脉动非常严重，直接影响着系统的输出特性。为了减小转矩脉动，目前常用的控制方法有：电流斩波控制，转矩分配函数控制、PI控制、直接转矩控制等。而大部分的控制方法中，通过直接或间接控制相电流来控制电机输出转矩性能。因此电流跟踪的精确度将决定整个控制方法实施的精准度和电机输出的性能。

中国实用新型专利公开说明书(CN 202940765U)于2013年5月15日公开的《一种开关磁阻电机电流斩波控制装置》，设定电流控制的上下限，当相电流超过上限时关断功率开关管，电流降至下限以下导通功率开关管，使电流保持在电流滞环设定范围之内，从而降低开关磁阻电机电流脉动，降低电机转矩脉动，提高功率开关管的电流利用率从而降低斩波功率开关管的发热量。但此电流斩波控制装置存在以下不足：

(1)硬件斩波动作会受到前级采样信号中毛刺的影响，可能会发生误斩波的现象，即在电机相电流未达到斩波上限而管子误关闭，或者电流达到斩波上限后而开关管拒绝关闭，前者会导致开关管开关频率比正常增加，并减小输出转矩，后者会导致电机相电流超出开关管的承受范围，从而对开关管的寿命和系统的功耗造成影响；

(2)电流斩波控制采用滞环控制即bang-bang控制，滞环控制采用的是一种容错控制，不可避免的存在跟踪误差。

中国发明专利申请公开说明书(CN 102412773A)于2012年4月11日公开的《双斩波限开关磁阻电机控制电路》，公开了一种双斩波限开关磁阻电机控制电路，包括微处理器、双相开通区间判别电路、2选1数据选择器、位置信号检测电路、二输入与门、功率变换器、电流采样电路、放大电路、数模转换电路和迟滞比较电路。本发明解决开关磁阻电机在双相启动时因电流在双相开通区间上升速度过快而出现电流超过斩波上限的问题。但是此方法存在以下不足：

(1)电流斩波控制采用滞环控制即bang-bang控制，滞环控制采用的是一种容错控制，不可避免的存在跟踪误差；

(2)由于从电流采样到PWM发波之间相差一个控制周期，所以存在一拍控制延时，导致潜在电流波动问题

发明内容

鉴于已有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种无误差的开关磁阻电机电流控制方法，该方法在控制频率比较低时，综合考虑了电流斩波控制的优缺点，在保证开关磁阻电机可靠运行的情况下，在低速、中速和高速下都可以精确有效的对电机实际电流进行调节控制，克服了滞环控制是一种容错控制，不可避免的存在跟踪误差问题；解决了软件电流控制方法因运行需要一定时间，控制周期长而引起的电流波动大，跟踪电流给定值性能差的缺点；同时减弱了滞环控制因一个采样周期的延迟而引起的潜在电流波动问题，精确控制电机电流跟踪参考电流提高电流实际值跟踪电流参考值的性能，从而减小开关磁阻电机的转矩脉动。

为了实现上述目标，本发明的技术方案为：一种无误差的开关磁阻电机电流控制方法其特征在于，该方法包括如下步骤：