[发明专利]一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法

说明书

本发明公开了一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，包括二极管桥式整流器、电压逆变器和开关磁阻电机，所述二极管桥式整流器、电压逆变器和开关磁阻电机串联设置，所述二极管桥式整流器的后端和电压逆变器的前端之间增加一级直流变换器，所述电压逆变器、直流变换器和开关磁阻电机均与控制器电性连接；所述控制器用于监控开关磁阻电机的转速和相电流以及直流变换器的输出电压和输出电流；本发明在二极管整流电路和电压逆变电路之间增加直流调压电路，在换相阶段加快了换相速度，非换相阶段减小了电流变化率，同时通过控制输入电流波形，从而实现功率因数校正功能，有效抑制了转矩脉动，保证了转速的稳定性。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体为一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法。

背景技术

开关磁阻电机(switched reluctance motor，SRM)具有独特的双凸极结构，开关磁阻电机运行遵循“最小磁阻原理”，通过对每相功率变换器循环施加激励，转子在磁拉力作用下持续运转，近年来，开关磁阻电机因其结构简单、起动转矩大、制造成本低、调速范围宽、可靠性和效率高等优点，在矿山机械、油田抽油机、风力发电、电动汽车等领域得到越来越广泛的应用，然而，开关磁阻电机自身的双凸极结构和转矩–电流–角度非线磁特性导致其存在明显的瞬时转矩脉动，尤其运行在低速和换相期间较大，转矩脉动会直接造成速度的波动，这极大的限制了开关磁阻电机在高性能要求场合的应用，因此，如何有效经济地抑制开关磁阻电机转矩脉动，具有重要的学术价值和工程应用价值。

传统开关磁阻电机调速系统的功率变换器的拓扑结构都包含有大的滤波电容及整流二极管，工频交流电源通过桥式整流和电容滤波得到直流母线电压，为保证较小的转矩脉动，电容两端电压变化必须很小，因此滤波电容容量相应较大，功率变换器在进行AC/DC转换时，由于滤波电容的充、放电作用，直流电压会出现锯齿波的形状，滤波电容上电压的最小值不为零且与其最大值相差并不多，根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在交流输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止；也就是说，在交流线路电压的每半个周期内，只是在其峰值附近，二极管才会导通(导通角约为70°)，虽然交流输入电压仍保持正弦波形，但交流输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲，这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成分，引起电源功率因数严重下降，从节能的观点出发，提高功率并且维持输入电流正弦是非常重要的；

针对上述现状及问题，本发明的目的在于设计一种通过功率因数校正方式达到抑制转矩脉动的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，包括二极管桥式整流器、电压逆变器和开关磁阻电机，所述二极管桥式整流器、电压逆变器和开关磁阻电机串联设置，所述二极管桥式整流器的后端和电压逆变器的前端之间增加一级直流变换器，所述电压逆变器、直流变换器和开关磁阻电机均与控制器电性连接，所述控制器用于监控开关磁阻电机的转速和相电流以及直流变换器的输出电压和输出电流，所述控制器内置有三角波信号发生器、电流误差放大器，包括以下步骤：

步骤一：通过控制器对开关磁阻电机的转速和相电流以及对直流变换器输出电压和输出电流进行监控；

步骤二：设直流变换电路输入端电压为U_in、输出端为U_out、直流变换电路开关管T的占空比大小为D,则U_out＝D·U_in，在开关磁阻电机工作状态下，控制电路通过控制直流变换电路开关管T的占空比D大小，来连续地调节直流母线电压；

步骤三：当开关磁阻电机处于换相状态时，D选较大值，电压逆变电路不进行PWM调制，工作在恒通模式，电机绕组上的电压较高，换相时间较短，可以减少转矩脉动；