[发明专利]一种开关磁阻电机系统效率优化控制方法

说明书

本发明公开了一种开关磁阻电机系统效率优化控制方法，根据目标功率和转速确定开通角优化区间，在开通角优化区间内采用黄金分割法迭代调节开通角，使系统的效率最优；与此同时，功率闭环调节电流参考值，最终实现系统在全速范围内以最优效率输出目标功率。本发明不依赖电机数学模型与参数，通过在线迭代励磁参数，提高了优化精度，同时依据转速和目标功率动态调节优化区间，优化速度快，效果好，工程应用价值良好，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种电机效率优化方法，尤其涉及一种开关磁阻电机系统效率优化控制方法。

背景技术

开关磁阻电机以结构简单、制造成本低、容错能力强、运行可靠性高，在较宽的转速范围内具有较高的效率，已经成功的应用于许多场合。开关磁阻电机的励磁控制参数有开通角、关断角和电流参考值。当开关磁阻电机运行于中、低速时，由于反电动势小于直流母线电压，可以通过电流斩波控制或电压PWM控制方法将相电流幅值限制在一定的范围之内。当开关磁阻电机运行于高速时，反电动势大于直流母线电压，在功率变换器主开关器件关断后，相电流不会下降反而继续上升，电机工作于单脉冲模式，开通角与关断角是唯一的可控励磁参数，通过调节开通角与关断角来改变相电流的波形，最终改变输出功率。

输出相同功率，开通角与关断角有不同的组合。在这些组合中存在最优开通角与关断角使开关磁阻电机的输入机械功率最小，则效率最大。然而开关磁阻电机具有高度非线性，从理论上推导出最优开通角、关断角与输出功率、转速、母线电压的函数关系变得很困难，因此有文献提出一种效率优化控制方法。使用开关磁阻电机的非线性模型仿真得到不同负载和不同转速下的最优效率开通角和关断角，将最优效率开关角、输出功率和转速导入到查找表中以便控制器使用。控制精度与查找表的数据量成正比，执行时间与查找表的数据量成反比，因此为提高控制精度，使用大规模查找表来实现效率优化控制的方法需要占用控制器大量的存储空间且耗时严重。

还有文献通过引入闭环控制方法实现效率最优，其同样使用开关磁阻电机的非线性模型仿真得到不同负载和不同转速下的最优效率开通角与关断角，然后通过曲线拟合的方式将最优效率关断角表示成输出功率和转速的函数，因此控制系统可以根据输出功率和转速计算出最优效率关断角，将关断角固定在最优值，通过功率闭环调节开通角，最终实现单脉冲模式下的效率优化控制。由于开关磁阻电机仿真模型与实际系统存在差异且电机运行工况复杂，使用查找表的开环控制很难精确地实现效率最优，而功率闭环控制和励磁参数拟合方式的引入一方面适当降低了查找表的复杂程度，提高了运算速度，另一方面提高了系统的控制精度，保证了输出功率跟随目标功率的变化而变化，但依赖于离线数据的控制方式往往无法取得较高的控制精度，同时通过对大量仿真数据与实验数据的分析得出，不同负载和不同转速的最优效率关断角变化不明显，仿真数据与实验数据所确定的最优效率关断角有所差异，因此现有的开关磁阻电机效率优化控制方法还存在不足。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种开关磁阻电机系统效率优化控制方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种开关磁阻电机系统效率优化控制方法，根据目标功率和转速确定开通角优化区间，在开通角优化区间内采用黄金分割法迭代调节开通角，使系统的效率最优；与此同时，功率闭环调节电流参考值，最终实现系统在全速范围内以最优效率输出目标功率。

进一步的，所述根据目标功率和转速确定开通角优化区间，在开通角优化区间内采用黄金分割法迭代调节开通角是指：将关断角设置在最优值并保持不变，通过两个阶段来优化开通角，第一阶段，根据目标功率和转速，由公式