[发明专利]一种六相开关磁阻电机转矩脉动抑制方法

说明书

本发明公开了一种六相开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，包括：根据六相12/10极开关磁阻电机的步进角设计转矩分配函数，使其在任一时刻有相邻两相同时导通或相邻三相同时导通，并且转矩分配函数之和为1；根据合成转矩期望值与转矩分配函数确定各个导通相的转矩期望值；将各个导通相的转矩反馈值与转矩期望值进行比较，并通过转矩滞环控制输出为开关管的驱动信号。该六相开关磁阻电机转矩脉动抑制方法能充分利用电感上升区间使电机产生正向转矩，同时增大各相的导通宽度，减小电流峰值，在提高电机效率的同时对转矩脉动进行抑制。

技术领域

本发明属于电机控制领域，尤其涉及六相开关磁阻电机驱动系统控制技术。

背景技术

开关磁阻电机以其结构简单坚固、制造成本低廉、可靠性高等特点被广泛应用于牵引运输、通用工业、航空航天等领域。然而传统的开关磁阻电机控制策略通过控制电机的电流、电压或者开通角与关断角来间接控制转矩，这会使电机的转矩脉动较大，振动和噪声问题突出。而增加开关磁阻电机的相数可以在结构上有效减小转矩脉动的大小。

传统的转矩分配函数控制策略只存在单相导通和两相重叠导通的情况，而六相开关磁阻电机步进角比较小，采用传统的转矩分配函数控制策略时导通区间比较小，无法利用其多相导通同时出力的特点，电机效率比较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种六相开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，其基于传统的转矩分配函数控制策略，扩大了各相绕组的导通区间，减小电流峰值，提高电机效率，降低转矩脉动。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：一种六相开关磁阻电机转矩脉动抑制方法，包括以下步骤：

首先根据六相12/10极开关磁阻电机步进角为6°的特点，选取开通角θ_on、关断角θ_off、重叠角θ_ov，根据开通角θ_on、关断角θ_off、重叠角θ_ov设计对应的转矩分配函数f(θ)；

然后根据各相所处的位置角θ、转矩分配函数f(θ)和合成转矩期望T_ref，计算各相对应的转矩期望T_{A_ref}、T_{B_ref}、T_{C_ref}、T_{D_ref}、T_{E_ref}、T_{F_ref}，再根据各相的实际电流i和位置角θ计算其转矩反馈值T_A、T_B、T_C、T_D、T_E、T_F，通过比较各相转矩反馈值与转矩期望的大小，实现转矩的滞环控制；

最后将各相的转矩的滞环控制结果输出到功率变换电路的开关管，实现对开关磁阻电机的控制。

进一步的，所述转矩分配函数f(θ)设计方法包括以下步骤：

首先确定开通角θ_on、关断角θ_off和重叠角θ_ov的大小，满足：θ_off-θ_on＝12°和其中τ为六相12/10极开关磁阻电机的转子极距，即τ＝36°；

然后以定子凹槽与转子凸极中心轴线对齐位置为0位置，当该相还未导通时，转矩分配函数的值为0；该相的转矩上升段与下降段均按照正弦规律变化，两者之和保持不变；中间段转矩分配函数的值保持恒定不变；其他位置时转矩分配函数的值也为0；为了保证任一时刻各相的转矩分配函数值之和为1，设计正弦型转矩分配函数f(θ)如下：