[发明专利]基于开绕组混合励磁双凸极电机的电流塑形控制方法

权利要求书

1.本发明公开的开绕组混合励磁双凸极电机电流塑形控制方法，其特征在于，控制对象为开绕组混合励磁双凸极电机，具备三相电枢绕组中点断开的结构特点，其功率变换器拓扑由两组三相全桥逆变器构成。本发明所述的控制方法采用转速电流双闭环，其控制原理为：将转速PI环的输出作为转矩的给定值，结合转子位置信号，经离线查表处理得到当前导通相所对应的最优电流分配结果；将分配结果作为电流环的给定值，结合反馈电流得到电流偏差，经电流调节器获得占空比信号，并通过开关状态查询表，得到所需的功率变换器驱动信号。具体包括以下步骤：

(1).通过仿真得到不同(I_p，I_n)组合下开绕组混合励磁双凸极电机的转矩和三相电流波形，构建离线T(θ，I_p，I_n)查找表；计算得到每个转子位置下不同(I_p，I_n)组合对应的目标函数值，并结合线性插值法构建离线查找表f(T^*，θ，I_p，I_n)；

(2).转速PI环的输出作为转矩给定值电流幅值分配器根据转矩给定值转子位置角获得当前状态下使得目标函数值最大的(I_p，I_n)组合，作为电流环的给定值。

(3).对开绕组混合励磁双凸极电机进行电流检测，得到当前导通相的电流I_p、I_n。用电流环的电流给定值分别减去I_p、I_n，得到电流误差I_{p_err}、I_{n_err}；

(4).导通相电流误差I_{p_err}、I_{n_err}分别经电流PI调节器，得到能使反馈跟踪给定的占空比调整信号D_p、D_n；

(5).开关状态查询表结合占空比调整信号D_p、D_n及转子位置角信号θ，输出两路PWM驱动信号给功率变换器，实时控制功率变换器的工作，使得当前导通相的电流组合最优，实现电流的塑形控制。

2.根据权利要求1所述的开绕组混合励磁双凸极电机电流塑形控制方法，其特征在于，控制对象开绕组混合励磁双凸极电机区别于传统混合励磁双凸极电机的特征为三相电枢绕组的中点不相连，即每相绕组的两端分别连接两组三相全桥逆变器的桥臂中点。因此开绕组混合励磁双凸极电机可以存在同时导通的两相正电流幅值与负电流幅值不相等的情况，避免了传统星形联接的混合励磁双凸极电机因绕组串联回路导致各相电枢绕组之间电流相互制约，磁阻转矩相互抵消的问题。

3.根据权利要求1所述的开绕组混合励磁双凸极电机电流塑形控制方法，其特征在于，采用标准角控制，假定当前导通相中正电流相的电流幅值为I_p，当前导通相中负电流相的电流幅值为I_n。以转矩电流比为衡量标准，构建目标函数如下：

其中，T^*为总转矩给定值，i_A，B，C为三相电流值，θ为转子位置角信号。

4.根据权利要求1所述的开绕组混合励磁双凸极电机电流塑形控制方法，其特征在于，电流幅值分配器是存储于微处理器(DSP2812)内存中的离线查找表f(T^*，θ，I_p，I_n)，其作用在于根据转矩给定值、转子位置角在离线查找表中获得当前状态下使得目标函数值最大的(I_p，I_n)分配组合，作为电流内环的给定值

5.根据权利要求1所述的开绕组混合励磁双凸极电机电流塑形控制方法，其特征在于，采用霍尔传感器检测导通相电枢电流，判断电流检测值的正负，A/D转换后得到正电流幅值反馈值I_p、负电流幅值反馈值I_n。两组电流给定值与反馈值分别作差，通过电流PI调节器获得PWM驱动信号的占空比调整信号，实现电流闭环控制。