[发明专利]基于三相九状态的电励磁双凸极电机换相角度自优化方法

说明书

本申请公开了一种基于三相九状态的电励磁双凸极电机换相角度自优化方法，涉及电励磁双凸极电机领域，该方法基于当前的换相角度α和β利用基于电流闭环的三相九状态控制策略控制电励磁双凸极电机运行，并在每次换相结束后，根据转子位置所在的电角度区间对应的相绕组电流与参考电流的大小关系迭代更新换相角度α和β。该方法采用迭代算法，不需要系统参数即可以在线得到不同工作条件下抑制电机转矩脉动所需的换相角度，具有较好的可移植性，也不需要通过仿真或实验穷举的方法获得换相角度，降低了实现难度也减小了成本。

技术领域

本申请涉及电励磁双凸极电机领域，尤其是一种基于三相九状态的电励磁双凸极电机换相角度自优化方法。

背景技术

电励磁双凸极电机(DSEM)作为一种磁阻类电机，因其结构简单、控制灵活、工作可靠等优点，在航天、新能源汽车、风力发电等领域中得到了专家学者的广泛关注。然而，由于换相时电流变化率受电枢绕组自感限制以及电机电感参数非线性的影响，DSEM存在较大的转矩脉动。转矩脉动将带来机械噪音、转矩损失、转速波动等不利影响。为解决上述问题，有研究提出基于电流闭环的三相九状态控制策略，该策略通过改变换相角度间接改变换相时电流的波形，提高了转矩电流比，抑制转矩脉动。然而，该策略所需的换相角度的选择非常困难，常用的通过仿真或实验穷举换相角度的方法需要耗费大量的时间，并且在工作条件发生变化时需要重新选择。而换相角度的不当选择仍然会导致电机出现较大的转矩脉动。

发明内容

本申请人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于三相九状态的电励磁双凸极电机换相角度自优化方法方法，本申请的技术方案如下：

一种基于三相九状态的电励磁双凸极电机换相角度自优化方法方法，该方法包括：

初始化换相角度α和β；

基于当前的换相角度α和β利用基于电流闭环的三相九状态控制策略控制电励磁双凸极电机运行，获取电励磁双凸极电机的转子位置θ_e和三相电流i_a、i_b、i_c；

在每次换相结束后，根据转子位置θ_e所在的电角度区间对应的相绕组的电流与参考电流i_R的大小关系迭代更新换相角度α和β，基于更新的换相角度α和β再次执行所述基于电流闭环的三相九状态控制策略控制电励磁双凸极电机运行的步骤，其中参考电流i_R通过转速环计算得到。

其进一步的技术方案为，每次迭代更新换相角度α和β的方法包括：

确定转子位置θ_e所在的电角度区间的反向导通相的电流i_m和续流相的电流i_n，i_m和i_n分别是i_a、i_b、i_c中不同的两个相电流，反向导通相是在当前电角度区间内处于导通并流过反向电流的相绕组，续流相是在当前电角度区间内处于续流状态的相绕组；

将反向导通相的电流i_m和续流相的电流i_n与通过转速环计算得到的参考电流i_R进行比较，根据大小关系迭代更新换相角度α和β。

其进一步的技术方案为，根据相电流与参考电流i_R的大小关系迭代更新换相角度α和β的方法包括：

若当前电角度区间内的反向导通相的电流i_m达到参考电流i_R、但续流相续流未结束而使得i_n不为零，则将换相角度α迭代更新为α-Δθ、将换相角度β迭代更新为β+Δθ，Δθ为换相角调节步长。

其进一步的技术方案为，根据相电流与参考电流i_R的大小关系迭代更新换相角度α和β的方法包括：