[发明专利]无误差的开关磁阻电机电流控制方法

摘要

本发明提供了一种无误差开关磁阻电机电流控制方法。本方法根据电机运行时记录的参数，先通过计算获得任一电周期内下一载波周期的电流变化斜率，然后根据实际电流与参考电流的差值，准确的获得任一电周期内下一载波周期的驱动状态，并准确计算出任一电周期内下一载波周期所需要的占空比。此方法在大功率电驱系统中，在有限的开关频率下实现电流无误差跟踪，提高电流跟踪性能，从而减小开关磁阻电机输出的转矩脉动，提高电机输出性能。

主权项

1.一种无误差的开关磁阻电机电流控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，设定和记录电机运行过程中的数据设定开关磁阻电机参考电流I_ref、载波周期时长T_s、开通角θ_on和关断角θ_off，记当前电周期为M电周期，M电周期内的当前载波周期为第k个载波周期，通过电流传感器采样得到M电周期内第k个载波周期的采样电流i_M(k)，记录M电周期内第k个载波周期输出的占空比τ_M(k)和M电周期内第k个载波周期的驱动状态E_M(k)，E_M(k)＝1，表示M电周期中第k个载波周期内电机驱动状态为励磁状态或零电压续流状态；E_M(k)＝‑1，表示M电周期中第k个载波周期内电机驱动状态为退磁状态；步骤2，计算电流变化斜率根据步骤1设定的载波周期时长T_s，电机运行时记录的(M‑1)电周期内第k个载波周期的采样电流i_M‑1(k)、(M‑1)电周期内第(k+1)个载波周期的采样电流i_M‑1(k+1)、(M‑1)电周期内第(k+1)个载波周期输出的占空比τ_M‑1(k+1)和(M‑1)电周期内第(k+1)个载波周期的驱动状态E_M‑1(k+1)，获得线性方程如下式(1)所示；根据电机运行时记录的(M‑2)电周期内第k个载波周期的采样电流i_M‑2(k)、(M‑2)电周期内第(k+1)个载波周期的采样电流i_M‑2(k+1)、(M‑2)电周期内第(k+1)个载波周期输出的占空比τ_M‑2(k+1)和(M‑2)电周期内第(k+1)个载波周期的驱动状态E_M‑2(k+1)，获得线性方程如下式(2)所示；联立等式(1)和(2)获得一个二元一次线性方程组，求解此二元一次线性方程组获得开关磁阻电机绕组电压为直流母线电压时电流变化斜率A₁和开关磁阻电机绕组为零电压续流时电流变化斜率A₀；步骤3，获得M电周期内下一载波周期的驱动状态根据步骤1设定的参考电流I_ref、载波周期时长T_s和采样得到的M电周期中第k个载波周期的采样电流i_M(k)，以及步骤2计算得到的开关磁阻电机绕组为零电压续流时电流变化斜率A₀判断M电周期内下一载波周期即第(k+1)个载波周期的驱动状态E_M(k+1)，I_ref+A₀×T_s≥i_M(k)，则下一载波周期需要励磁或零电压续流，记E_M(k+1)＝1；I_ref+A₀×T_s<i_M(k)，则下一载波周期需要退磁，记E_M(k+1)＝‑1；步骤4，获得M电周期内下一载波周期的占空比根据步骤1设定的参考电流I_ref、载波周期时长T_s、采样得到的当前M电周期内第k个载波周期的采样电流i_M(k)，步骤2得到的开关磁阻电机绕组电压为直流母线电压时电流变化斜率A₁和开关磁阻电机绕组为零电压续流时电流变化斜率A₀，步骤3确定的第(k+1)个驱动状态E_M(k+1)，求解获得M电周期内下一载波周期即第(k+1)个载波周期所需要的占空比τ_M(k+1)，具体的：当E_M(k+1)＝1时，由下式(3)求解获得第(k+1)个载波周期所需要的占空比τ_M(k+1)，A₁×τ_M(k+1)×T_s‑A₀×(1‑τ_M(k+1))×T_s＝I_ref‑i_M(k)  (3)当E_M(k+1)＝‑1时，由下式(4)求解获得第(k+1)个波周期所需要的占空比τ_M(k+1)，‑A₁×(1‑τ_M(k+1))×T_s‑A₀×τ_M(k+1)×T_s＝I_ref‑i_M(k)  (4)步骤5，获得PWM驱动波形根据步骤3确定的M电周期内第(k+1)个载波周期的驱动状态E_M(k+1)，结合步骤4获得的M电周期内第(k+1)个载波周期所需要的占空比τ_M(k+1)，转成驱动开关磁阻电机的功率变换器所需要的驱动信号波形。