[发明专利]应用于电动汽车双定子开关磁阻电机的多模式控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于电动汽车双定子开关磁阻电机的多模式控制方法，可以根据路况和电机自身特性，通过给定速度，选定最优控制模式，进行模式间的平滑切换，可以让电动汽车运行更加平稳，减小损耗，同时拥有更大的调速范围。同时通过状态机的思想，让电动汽车在不同控制模式之间平稳快速切换，更有利于适用更多情况。

技术领域

本发明涉及一种应用于电动汽车双定子开关磁阻电机的多模式控制方法。

背景技术

相比于燃油汽车，电动汽车因具有零排放、低噪声和高效率等优良特点，正得到越来越多的人关注与发展，而作为电动汽车核心技术，电动汽车驱动系统尤为重要。而开关磁阻电机作为电动汽车驱动行列中的一员，越来越多的受到人们的关注，但是其低转矩密度、高转矩脉动和噪音大等问题限制了其进一步广泛应用，为了解决这些问题，各种关于开关磁阻电机的分段式结构相继被提出，主要是分段式定子和分段式转子拓扑结构。除了采用模块化电机结构，双定子结构对各种类型的电机而言也是一种增强转矩和功率密度的有效方式。

然而，没有将分段定子与双定子结构相结合来改善电机性能的设计。通过优化转子结构降低转矩脉动以及不同绕组结构对性能的影响也没有人提出过。以往专利关于双定子开关磁阻电机的控制方法基本上只是建立在基本的开关磁阻电机控制方法上，这些基本方法包括PWM电压控制、电流斩波控制(CCC)、角度位置控制。基于这些控制方法提出的速度闭环控制、转矩闭环控制、模糊控制等，控制方式单一，控制范围有限。

发明内容

针对上述问题，本发明通过在将分段定子与双定子结构相结合来改善电机性能的分段式双定子开关磁阻电机设计的基础上，提出了一种应用于电动汽车双定子开关磁阻电机的多模式控制方法，可以根据路况和电机自身特性，通过给定速度，选定最优控制模式，进行模式间的平滑切换，可以让电动汽车运行更加平稳，减小损耗，同时拥有更大的调速范围。同时通过状态机的思想，让电动汽车在不同控制模式之间平稳快速切换，更有利于适用更多情况。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种应用于电动汽车双定子开关磁阻电机的多模式控制方法，通过多模式控制策略对电动汽车双定子开关磁阻电机进行控制，其中，多模式控制策略具体为：

①双定子开关磁阻电机的总转矩未超过内定子额定转矩时采用内定子单独励磁模式，随双定子开关磁阻电机的转速提升或因路况因素造成所需双定子开关磁阻电机的总转矩提高，若双定子开关磁阻电机的输出功率超出内定子的输出功率且双定子开关磁阻电机的总转矩未超过外定子额定转矩、或因路况因素造成所需双定子开关磁阻电机的总转矩超过内定子额定转矩且双定子开关磁阻电机的总转矩未超过外定子额定转矩，则由内定子单独励磁模式转换为外定子单独励磁模式；

②双定子开关磁阻电机的总转矩超过内定子额定转矩、且未超过外定子额定转矩时采用外定子单独励磁模式，随双定子开关磁阻电机的转速提升或因路况因素造成所需双定子开关磁阻电机的总转矩提高，若双定子开关磁阻电机的输出功率超出外定子的输出功率或因路况因素造成所需双定子开关磁阻电机的总转矩超过外定子额定转矩，则由外定子单独励磁模式转换为双定子励磁模式。

③当电动汽车需要刹车时，双定子开关磁阻电机工作在发电机状态，电动汽车工作在双定子制动回馈模式。

进一步，双定子励磁模式下，若双定子开关磁阻电机的总转矩小于等于两倍的内定子额定转矩，则内外定子各提供总转矩的一半，否则内定子提供其额定转矩、外定子提供总转矩中除内定子额定转矩外剩余部分。。

进一步，多模式之间转换遵循以下原则：

1)第一模式切换为第二模式，按公式(1)进行转换，扭矩分配系数K_i由1转换为0：