[发明专利]基于H桥功率电路的电励磁双凸极电机电流给定控制方法

说明书

本申请公开了一种基于H桥功率电路的电励磁双凸极电机电流给定控制方法，涉及电励磁双凸极电机领域，该方法利用外环转速环和内环转矩环计算得到电流幅值给定值，然后利用电流给定函数来给定三相的相电流给定值，结合转速环、转矩环和电流环的三闭环控制方式可以使得整个区间内每相电枢绕组的出力合理，电流可以及时跟随电机反电势变化，从而抑制转矩脉动率，增大转矩电流比。通过使用H桥变换器以使三相解耦，同时母线电压利用率高，从而可以增大电机的调速范围，减小换相区间。

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H桥功率电路的电励磁双凸极电机电流给定控制方法。

背景技术

电励磁双凸极电机(Doubly Salient Electro-magnetic Motor，DSEM)拥有定子和转子都是凸极的双凸极结构。其励磁绕组和相电枢绕组均安装放置在定子上，转子上既没有线圈也没有永磁体。其转子结构简单，制造成本低、适合高速运行的优点使其具有较为宽广的应用前景。

但由于绕组反电势与绕组电感的存在，相电流滞后于反电势，又有绕组反电势的非线性特性影响，电励磁双凸极电机在换相区和非换相区均会受到转矩脉动的影响，尤其以换相区转矩脉动为主。大的转矩脉动会在电励磁双凸极电机系统中激发机械振动和声学振动，限制了它在宽速度范围驱动系统中的进一步应用。因此，研究减小电励磁双凸极电机转矩脉动的控制策略对扩大其应用范围具有重要意义。

目前针对电励磁双凸极电机主要采用基于桥式变换器的角度位置的转速电流或者转速转矩双闭环控制结构，在电流闭环或者转矩闭环中结合提前、滞后角度控制策略减小转矩脉动。张卓然等公开的“一种用于电励磁双凸极电机的转矩控制方法”(中国，公开日：2019年3月8日，公开号：CN109450330A)提出一种基于转速转矩双闭环控制结构，能够直接对转矩闭环控制，但是在状态切换过程后由于相电流的续流，仍然存在较大的换相转矩脉动，且由于采用三相桥式变换器驱动，母线电压利用率与电机的调速范围受限。叶赛等公开的“基于转矩闭环抑制转矩脉动的电励磁双凸极电机控制方法”(中国，授权日：2021年12月17日，授权号CN113411014B)采取转矩闭环替代电流闭环，可以有效抑制换相和非换相转矩脉动，控制结构相对简单，然而在不同电机、负载与转速下，在每个换相区间均需要多次调节三个不同的换相角度，工作量较大，且在转速较高或带动大负载转矩时，转矩脉动抑制效果不理想。

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H桥功率电路的电励磁双凸极电机电流给定控制方法，本申请的技术方案如下：

一种基于H桥功率电路的电励磁双凸极电机电流给定控制方法，该方法包括：

确定电励磁双凸极电机的实时电角度θ和三相电枢绕组的相电流实际值i_p，p＝a、b、c分别表示三相电枢绕组；

利用外环转速环和内环转矩环、基于实时电角度θ和三相电枢绕组的相电流实际值i_p计算得到电流幅值给定值I^*；

按照每相电枢绕组对应的电流给定函数对电流幅值给定值I^*进行分配，分别得到三相电枢绕组的相电流给定值

将每一相电枢绕组的相电流给定值和对应的相电流实际值i_p的差值经过电流调节器、输出该相电枢绕组对应的开关控制信号；

按照三相电枢绕组对应的开关控制信号分别控制三相电枢绕组各自连接的H桥功率电路中的开关管的通断，每相电枢绕组的两端分别连接一个H桥功率电路的两个桥臂的桥臂中点。

本申请的有益技术效果是：