[发明专利]开关磁阻电机分段PWM占空比控制方法

摘要

影响开关磁阻电机运行特性的最主要因素是电流波形形态、电流峰值大小及峰值出现的位置，因此对电流的精确控制是提高开关磁阻电机运行性能的关键。开关磁阻电机在基速下常采用电流斩波控制，但是在实际应用中由于电感的非线性和数字控制系统中采样频率的限制，使得单一的电流斩波控制不能达到良好的电流跟踪效果。本发明公开了一种开关磁阻电机分段PWM占空比控制方法，此方法可以克服传统电流软斩波控制下电流脉动大的缺点，改善开关磁阻电机电流跟踪性能，进而减小开关磁阻电机转矩脉动。

主权项

1.一种开关磁阻电机分段PWM占空比腔制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，开关磁阻电机导通区间分段划分设m为电机相数，m≥3，λ为开关磁阻电机相序列号，λ＝1，2，...m，将m相开关磁阻电机导通相λ的导通区间划分为两段，其中第一段记为导通段S₁(λ)，导通段S₁(λ)表示开关磁阻电机导通相λ的角度从θ_on(λ)到θ_turn(λ)的角度区间，S₁(λ)＝[θ_on(λ)，θ_turn(λ))，第二段记为导通段S₂(λ)，导通段S₂(λ)表示开关磁阻电机导通相λ的角度从θ_turn(λ)到θ_off(λ)的角度区间，S₂(λ)＝[θ_turn(λ)，θ_off(λ))，其中，θ_on(λ)≤θ_turn(λ)≤θ_off(λ)，θ_on(λ)为导通相λ的开通角，θ_turn(λ)为导通相λ的电感特性曲线转折点，θ_off(λ)为导通相λ的关断角，导通相λ的电感记为L(λ)；步骤2，获得占空比数组将开关磁阻电机转速范围均分为G份，得到转速数组H，H={N_r|N_r＝r×p，r＝0，1…G}，0≤N_r≤N_max，其中p为将开关磁阻电机转速范围均分的转速差，G为转速按照p差值均分得到的磁链份数，将转速数组H中的每一个转速定义为N_r，r为转速数组H中的每一个转速N_r按照从小到大排序所对应的转速序列号，r＝0，1，...G，N_max为开关磁阻电机所允许的最大转速；将开关磁阻电机电流范围均分为L份，得到电流数组B，B＝{I_q|I_q＝q×u，q＝0，1…L}，0≤I_q≤I_max，其中u为将开关磁阻电机电流范围均分的电流差，L为电流按照u差值均分得到的电流份数，将电流数组B中的每一个电流定义为I_q，q为电流数组B中的每一个电流I_q按照从小到大排序所对应的电流序列号，q＝0，1，...L，I_max为开关磁阻电机所允许的最大电流；根据转速数组H和电流数组B仿真获取开关磁阻电机导通段S₁(λ)的占空比数组A₁和导通段S₂(λ)的占空比数组A₂，A₁＝{τ_r，q|r＝0，1，...G；q＝0，1…L}，A₂＝{τ′r，q|r＝0，1，...G；q＝0，1…L}，τ_r，q为开关磁阻电机转速为N_r、参考电流为I_q时，导通段S₁(λ)内使电流脉动最小时对应的占空比，τ′_r，q为开关磁阻电机转速为N_r、参考电流为I_q时，导通段S₂(λ)内使电流脉动最小时对应的占空比；步骤3，获得最优占空比根据开关磁阻电机运转时位置传感器采集得到导通相λ当前k时刻转子电角度θ(k)以及设定的当前k时刻电机的参考电流I_ref，使用步骤2中得到的转速数组H、电流数组B确定下一控制周期最优的占空比τ，其方法如下：(1)确定当前k时刻电机转速n在步骤2中得到的转速数组H中所处的区间，即确定转速序列号r，使得N_r≤n＜N_r+1；(2)确定当前k时刻电机的参考电流I_ref在步骤2中得到的电流数组B中所处的区间，即确定电流序列号q，使得I_q≤I_ref＜I_q+1；(3)通过下式(1)计算得到下一控制周期最优占空比τ：其中，τ_r，q，τ_r+1，q，τ_r，q+1，τ_r+1，q+1为步骤2得到的开关磁阻电机导通段S₁(λ)的占空比数组A₁中的占空比，τ′_r，q，τ′_r+1，q，τ′_r，q+1，τ′_r+1，q+1为步骤2得到的开关磁阻电机导通段S₂(λ)的占空比数组A₂中的占空比，r为(1)所确定的转速序列号，q为(2)所确定的电流序列号；步骤4，驱动开关磁阻电机将步骤3所确定的下一控制周期最优的占空比τ转成对应的PWM驱动信号，并实施对功率变换器的控制，进而控制开关磁阻电机。