[发明专利]一种开关磁阻电机低脉动控制系统和方法

权利要求书

1.一种开关磁阻电机低脉动控制系统，其特征在于，该系统包括三相开关磁阻电机、控制器、以及与三相开关磁阻电机相连接的位置传感器、电流传感器和三相驱动电路；

所述控制器包括：

转速闭环模块，用于从位置传感器接收电机转子的实时位置信息，且将电机转子的实时位置信息转换为电机的实际转速信息，并计算实际电机转速与给定电机转速的差值，并将该差值输出至PI调节器；

PI调节器，用于对所接收的实际电机转速与给定电机转速的差值进行PI调节获得参考总电流函数，并将所获得的参考总电流函数输出至所述的相数变换模块；

相数变换模块，用于将从所述PI调节器接收的参考总电流函数转换为三相参考电流函数，并将所述三相参考电流函数输出至所述的正向转换模块；

正向转换模块，用于将从所述相数变换模块接收的三相参考电流函数转换成非负的参考电流函数，并将该非负的参考电流函数输出至所述的电流校正模块；

电流校正模块，用于对从所述正向转换模块接收的非负的参考电流函数进行校正，获得所需的三相参考电流，并将该三相参考电流输出至所述的电流滞环控制器；

电流滞环控制器，用于根据从所述电流校正模块接收的三相参考电流与从电流传感器接收的电机实际三相电流产生PWM控制信号，并将所产生的PWM控制信号输出至所述的三相驱动电路，以控制电枢绕组的通电顺序，使电机正常换相运转。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机低脉动控制系统，其特征在于，所述控制器为DSP。

3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机低脉动控制系统，其特征在于，所述三相驱动电路为三相不对称半桥驱动电路。

4.一种开关磁阻电机低脉动控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：向三相驱动电路和开关磁阻电机供电，启动三相驱动电路和开关磁阻电机；

步骤2：根据电机转子的实时位置信息计算电机的实际转速信息与转子位置的电角度信息，以及计算电机的实际转速与给定转速的差值e；

步骤3：对电机的实际转速与给定转速的差值e进行PI调节获得参考总电流函数；

步骤4：首先将参考总电流函数分解为沿d轴和q轴的分量，然后将参考总电流函数的d轴分量置为零，将参考总电流函数的q轴分量根据转子位置的电角度进行相数变换计算将其转换为三相参考电流函数；

步骤5：对三相参考电流函数进行正向转换，获得非负的三相参考电流函数；

步骤6：对非负的三相参考电流函数进行校正，获得最终的三相参考电流；

步骤7：根据电机的三相参考电流和实际三相电流产生PWM控制信号，控制电枢绕组的通电顺序，使电机正常换相运转。

5.根据权利要求4所述的开关磁阻电机低脉动控制方法，其特征在于，所述参考总电流函数为：

f_i(t)＝K_Pe(t)+K_I∫e(t)dt

上式中，K_P为比例项参数，K_I为积分项参数。

6.根据权利要求5所述的开关磁阻电机低脉动控制方法，其特征在于，在所述步骤4中按照下式将所述参考总电流函数的q轴分量根据转子位置的电角度进行相数变换计算将其转换为三相参考电流函数；

上式中，f_{i_o}，o＝a、b、c分别代表a、b和c相的参考电流函数，其中令f_id＝0；f_id和f_iq分别为总参考电流函数d轴和q轴的分量，其中f_iq＝f_i；θ_d为转子位置的电角度。

7.根据权利要求6所述的开关磁阻电机低脉动控制方法，其特征在于，在所述步骤5中根据转矩守恒原则按照下式对三相参考电流函数进行正向转换：

上式中，f_{i_o+}(o＝a、b、c)为非负的a、b、c相的参考电流函数。

8.根据权利要求7所述的开关磁阻电机低脉动控制方法，其特征在于，在所述的步骤6中依据与转子位置相关的函数与转子位置电角度的正弦函数关系对非负的三相参考电流函数f_{i_o+}(o＝a、b、c)进行校正，获得最终的三相参考电流i_{_o_ref}(o＝a、b、c)，具体是将非负的三相参考电流函数f_{i_o+}(o＝a、b、c)与校正系数的倒数相乘，校正系数的倒数是由sinθ_d除以额定电流下电机转矩-角度曲线的归一化结果，电机转矩-角度曲线的归一化结果为：

f_T′(θ)＝f_T(θ)/max(f_T(θ))

上式中，θ为转子位置的机械角度；f_T(θ)代表横坐标为转子位置的机械角度θ、纵坐标为转矩T的额定电流下的电机转矩-角度曲线。