[发明专利]一种开关磁阻电机多目标优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机控制的技术领域，具体涉及一种开关磁阻电机多目标优化控制方法。

背景技术

开关磁阻电机以其结构简单、转子无绕组、无永磁体、可靠性高等特点，在许多特定场合下得到成功运用。当在基速以下运行时，其励磁控制参数一般为开通角、关断角以及参考电流，这是的主要控制方式为电流斩波控制；当在基速以上运行时，开关磁阻电机工作在单脉冲方式下，主要通过开通角和关断角两个控制参数来控制电流，这时的控制方式为角度位置控制。传统的优化控制一般仅对一种励磁参数优化目标进行优化,采用单目标优化方法不能多方位地考虑开关磁阻电机的性能，分析不够全面，而且方法复杂，不易实际系统的实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关磁阻电机多目标优化控制方法，通过三个优化目标确立开关磁阻电机的最优运行状态，多方位地考虑了开关磁阻电机的性能，分析更加全面，同时该方法简单可靠，易于在实际系统实现。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括

一种开关磁阻电机多目标优化控制方法，包括以下步骤：

(1)根据开关磁阻电机系统输出功率、工作效率的要求及开关磁阻电机本体转矩脉动大的特性，确定输出功率、工作效率和转矩平滑系数三个励磁参数优化目标；

(2)分析励磁参数开通角、关断角、参考电流和电机转速对输出功率、工作效率和转矩平滑系数三个励磁参数优化目标的影响，定义单目标优化的函数，确定励磁参数开通角、关断角、参考电流和电机转速各自的范围，在其范围内分别计算输出功率、工作效率和转矩平滑系数的值；

(3)改变开通关断角的组合，直到分别得到输出功率、工作效率和转矩平滑系数三个励磁参数优化目标的最大值；

(4)将励磁参数优化模型的最大值利用到多目标函数中，并配以不同的权重系数，得到多目标优化函数最优值模型；

(5)对多目标优化函数最优模型进行仿真得到最优开通角和管断角，通过滞环控制器控制功率变换器各相开关管的通断。

上述方案中，步骤(2)中，所述输出功率为：

其中，P_out为输出功率，U为电机输出电压，θ为相位变量，N为SRG相数， T为一相的导通周期，θ₁为开通角，θ₂为关断角，θ₃为换相角。

所述工作效率为：

其中，η为工作效率，P为机械输入功率，T_ave为平均转矩，ω为电机角速度。

所述转矩平滑系数为：

其中，τ为转矩平滑系数，T_max为最大瞬时转矩，T_min为最小瞬时转矩。

上述方案中，步骤(3)中，所述输出功率、工作效率和转矩平滑系数三个励磁参数优化目标的最大值，具体公式如下：

其中，f_p为输出功率的优化函数，f_η为工作效率的优化函数，f_τ为平滑系数的优化函数，θ_{on_op}t为最优开通角，θ_{off_opt}为最优关断角。

上述方案中，步骤(4)中，所述多目标优化函数最优值模型为：

其中：f_obj为多目标优化函数；P_max、η_max和τ_max分别为输出功率、工作效率和转矩平滑系数的最大值；k_p为输出功率权重系数，k_η为工作效率权重系数， k_τ为平滑系数权重系数。

由上述技术方案可知，本发明所述的开关磁阻电机多目标优化控制方法，不仅可以在一定的转速范围内获得稳定的开通关断角组合，提高了开关磁阻电机的输出功率、工作效率，同时也减小了电机的转矩脉动，本发明所述的多目标优化控制方法简单可靠，使整个系统呈现出良好的性能。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的开关磁阻电机单目标优化得到的最优输出功率、转速和参考电流的关系图；

图3是本发明开关磁阻电机单目标优化得到的最优工作效率、转速和参考电流的关系图；

图4是本发明开关磁阻电机单目标优化得到的最优平滑系数、转速和参考电流的关系图；