[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

说明书

本发明公开了开绕组混合励磁双凸极电机的电流塑形控制方法，属于变磁阻类电机控制技术领域。本发明所述控制方法的控制对象为开绕组混合励磁双凸极电机，其中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。本发明充分利用开绕组混合励磁双凸极电机的结构特性，能有效找到最优的三相电流波形，实现电流塑形控制，提高开绕组混合励磁双凸极电机的转矩电流比，提升混合励磁双凸极电机的转矩输出能力。

技术领域

本发明涉及变磁阻类电机控制技术领域，尤其涉及基于开绕组混合励磁双凸极电机的电流塑形控制方法。

背景技术

混合励磁双凸极电机转子上不存在绕组和磁钢，因此其结构简单牢固、易于维护、可靠性高。在飞机起动/发电系统、风力发电系统、新能源汽车等领域有很好的应用前景。

标准角控制策略是混合励磁双凸极电机角度位置控制中最简单的控制方法，该方法基于混合励磁双凸极电机的基本电感模型，控制各桥臂开关管的开通和关断，使相电流换相发生在转子位置角为0°、120°、240°，即定转子极对齐的时刻。任意转子位置总有两相电枢绕组导通，且两相绕组电感变化方向相反。传统混合励磁双凸极电机的电枢绕组采用星形联接方式，即三相电枢绕组的中点连在一起。绕组串联回路导致各相电枢绕组之间电流相互制约，磁阻转矩的正负只与绕组自感变化率有关，则同时导通的两相电枢绕组所产生的的磁阻转矩相互抵消。由于磁阻转矩是混合励磁双凸极电机输出转矩中不可忽略的一部分，而标准角控制时总磁阻转矩为0，使得混合励磁双凸极电机转矩输出能力降低，因此若是能够合理利用磁阻转矩，混合励磁双凸极电机的转矩性能将大大提升。

本发明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对应桥臂中点。因此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，即使采用标准角控制策略也能避免传统混合励磁双凸极电机的磁阻转矩相互抵消，转矩输出能力无法得到充分利用的问题。

基于以上分析，本方案目的是提出开绕组混合励磁双凸极电机的电流塑形控制方法，充分利用开绕组混合励磁双凸极电机的结构特性，找到标准角控制下最优的三相电流波形，实现电流塑形控制，提高开绕组混合励磁双凸极电机的转矩电流比，提升混合励磁双凸极电机的转矩输出能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提出基于开绕组混合励磁双凸极电机的电流塑形控制方法，本发明的目的是提高开绕组混合励磁双凸极电机的转矩电流比，提升混合励磁双凸极电机的转矩输出能力。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

步骤一：通过仿真得到不同(I_p，I_n)组合下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，计算每个转子位置下不同(I_p，I_n)组合的目标函数值，将不同转子位置下使得目标函数最大的电流分配组合，作为一定转矩条件下该转子位置处的最优(I_p，I_n)组合，并且基于大量仿真实验数据结合线性插值法构建离线查找表f(T^*，θ，I_p，I_n)。本步骤所构建的目标函数为：

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，I_p为当前导通相中正电流相的电流幅值，I_n为当前导通相中负电流相的电流幅值。