[发明专利]开关磁阻电机双模式驱动控制系统及实现方法

说明书

本发明公开了开关磁阻电机双模式驱动控制系统及实现方法，属于电机技术领域。该电机多相运行时，径向相对的两个磁极线圈构成一相绕组，接入功率变换器的每相主电路，各相主电路的两个主开关的驱动信号均不同步；少相运行时：将径向相对的两个磁极线圈串联构成一条支路，再与空间位置相邻的另一条支路构成新的相绕组；或者将相邻的两个磁极线圈先串联形成一组，再与径向相对的另一组磁极线圈串联或并联形成新的相绕组；重组后每相功率变换器主电路中所有主开关驱动信号均同步，相邻新相的功率变换器主电路中的主开关驱动信号不同步。本发明能够利用多相和少相电机的优点，电机利用率高、适应范围广。

技术领域

本发明提供开关磁阻电机进行不同运行模式切换的电机驱动控制方法，具体地说是电机采用双凸极结构，通过改变绕组的连接方式，实现电机多相和少相切换运行方法。特别涉及开关磁阻电机绕组连接方式、功率变换器与电机绕组的连接以及功率变换器各个主开关的驱动控制。

背景技术

开关磁阻电机(Switch Reluctance Machine,SRM)成本低、可靠性高、起动转矩大、控制参数多，在航空航天、电动车辆、家用电器等诸多领域具有良好的应用前景。其结构灵活多样，可设计成三相6/4极或四相8/6极等少相型式，也可以设计成四相以上的型式。三相或四相SRM的步距角大、开关频率低、系统结构和控制较简单，能够以很高的转速运行；多相SRM则具有转矩脉动小、起动性能好等优势，可以做成较大的容量，但转速较高时磁通交变频率和功率器件开关频率的增加使得铁心损耗和开关损耗也增加，因此适合于中低速运行。

现有的SRM仅以单一相数运行，在电气传动系统中难以同时获得较优的低速和高速运行性能。

文献《基于PI参数自适应的开关磁阻电机调速系统控制研究》(2015年第35卷第16期)提出了一种基于PI参数自适应调节器构成的开关磁阻电机双闭环控制方法，在低速时采用转矩电流间接控制，将转速调节器的输出作为参考转矩，在转速高于设定值时采用直接电流控制方式，将转速调节器的输出作为参考电流，旨在降低电机低速时的转矩脉动，并提高电机高速时的转速响应。该方案所提出的双模式运行方式仅从控制算法层面对开关磁阻电机系统的上述性能进行了改进，并没有涉及到功率、起动能力或损耗等性能的改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种开关磁阻电机双模式驱动控制系统及实现方法，能够提高SRM利用率和适应性，使电机在同一本体结构下，能够实现不同相数的双模式运行。本发明采用低速时多相运行，中高速时少相运行方式。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一种技术方案：根据本发明实施例提供的开关磁阻电机双模式驱动控制系统，开关磁阻电机的定子铁心和转子铁心均为凸极结构，定子磁极上设有磁极线圈，每相的磁极线圈组成一个绕组，其特征在于：定子极数是4m的整数倍，m为2、3或4，转子极数是2·(2m±1)的整数倍；

电机系统作多相运行时，径向相对的两个磁极线圈串联形成一相绕组；电机作少相运行时，径向相对两个磁极线圈串联形成一条支路，再与空间位置相邻的另一条支路并联形成一相绕组；

空间位置不相邻的半数绕组的接头通过切换开关与功率变换器相连接，剩余半数绕组的接头直接连接功率变换器。

第二种技术方案：一种开关磁阻电机双模式驱动控制系统，开关磁阻电机的定子铁心和转子铁心均为凸极结构，定子磁极上设有磁极线圈，每相的磁极线圈组成一个绕组，其特征在于：定子极数是4m的整数倍，m为2、3或4，转子极数是2·(2m±1)的整数倍；

电机系统作多相运行时，径向相对的两个磁极线圈串联形成一相绕组；电机作少相运行时，相邻的两个磁极线圈先串联形成一组，再与径向相对的另一组磁极线圈串联或并联形成一相绕组；

空间位置不相邻的半数绕组的接头通过切换开关与功率变换器相连接，剩余半数绕组的接头直接连接功率变换器。