[发明专利]一种开关磁阻电机的直接转矩控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种开关磁阻电机的直接转矩控制系统及方法，涉及电机直接转矩控制领域。本发明为了解决现有技术中的开关磁阻电机直接转矩控制存在控制精度低的问题；本发明建立了由12个电压矢量构成的12个电压扇区，根据磁链和磁链角确定磁链所在的扇区，通过所述扇区确定当前时刻的电压矢量；根据当前时刻的电压矢量对应的磁链、转子位置角、电流和扇区信息预测下一时刻的电压矢量对应的磁链预测值和转矩预测值；根据磁链给定值、转矩给定值、磁链预测值和转矩预测值确定最优电压矢量。本发明能够有效的抑制开关磁阻电机的转矩脉动，实现开关磁阻电机较高精度的转矩输出。

技术领域

本发明涉及电机直接转矩控制领域，特别是涉及一种开关磁阻电机的直接转矩控制系统及方法。

背景技术

随着电机理论、电力电子技术和微型计算机技术的高速发展，开关磁阻电机调速系统的发展也日益成熟，开关磁阻电机转子由硅钢片叠压而成，这种特殊的结构决定了开关磁阻电机在一些恶劣的环境中也能够可靠工作，而且结构简单、调速范围广、启动转矩大，在航空航天、汽车、纺织工业、家用电器等领域得到了广泛的应用。由于开关磁阻电机双凸极结构以及特殊的运行方式，使其具有高度非线性，体现为转矩是电流和转子位置的非线性函数，所以在运行过程中转矩脉动问题较为严重，这也限制了开关磁阻电机的应用推广。将直接转矩控制应用在开关磁阻电机中，可以不依赖于精确的开关磁阻电机模型，只需要电机定子侧的参数，在静止的定子坐标下，通过对磁链和转矩的变化，将其控制在滞环宽度以内，从而能够实现降低开关磁阻电机的转矩脉动。

现有技术中的开关磁阻电机的直接转矩控制虽然在一定程度上改善了转矩脉动的问题，但开关磁阻电机的运行是通过换相来维持的，各相转矩的叠加之和就是开关磁阻电机输出的总电磁转矩，在换相的过程中，由于绕组中的电流不能突变，存在一定的换相时间，而不能瞬时完成，关断相电流逐步减小，开通相电流逐步增大，即存在换相延迟。在换相过程中，关断相减小的电磁转矩要大于导通相增加的电磁转矩，所以叠加之后总的电磁转矩呈现下降趋，使得转矩脉动问题依旧很突出。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种开关磁阻电机的直接转矩控制系统及方法，能够有效的抑制开关磁阻电机的转矩脉动，实现开关磁阻电机较高精度的转矩输出。

本发明第一方面提供了一种开关磁阻电机的直接转矩控制系统，包括：

采样模块，用以采样当前时刻的电流、电压和转子位置角，进而得到磁链和磁链角；

扇区判断模块，用以建立由12个电压矢量构成的12个电压扇区，根据所述磁链和磁链角确定磁链所在的扇区，通过所述扇区确定当前时刻的电压矢量；

预测模块，用以根据当前时刻的电压矢量对应的磁链、转子位置角、电流和扇区信息预测下一时刻的电压矢量对应的磁链预测值ψ(k+1)和转矩预测值T_e(k+1)；

评价模块，用以根据磁链给定值ψ^*、转矩给定值磁链预测值ψ(k+1)和转矩预测值T_e(k+1)确定最优电压矢量。

本发明第二方面提供了一种开关磁阻电机的直接转矩控制方法，包括：

S1、采样当前时刻的电流、电压和转子位置角，进而得到磁链和磁链角；

S2、建立由12个电压矢量构成的12个电压扇区，根据所述磁链和磁链角确定磁链所在的扇区，通过所述扇区确定电压矢量；

S3、根据当前时刻的电压矢量对应的磁链、转子位置角、电流和扇区信息预测下一时刻的电压矢量对应的磁链预测值ψ(k+1)和转矩预测值T_e(k+1)；

S4、用以根据磁链给定值ψ^*、转矩给定值磁链预测值ψ(k+1)和转矩预测值T_e(k+1)确定最优电压矢量。