[发明专利]一种开关磁阻电机磁链无差拍直接转矩控制方法及系统

摘要

本发明公开了一种开关磁阻电机磁链无差拍直接转矩控制方法及系统，所述方法包括如下步骤：计算当前时刻开关磁阻电机的电机反馈转矩以及反馈磁链；基于前述电机反馈转矩与给定转矩的偏差，以及前述反馈磁链与给定磁链偏差，确定下一采样周期的空间电压矢量，以补偿开关磁阻电机的反馈值与给定值偏差；调制前述所确定的空间电压矢量并输出对应的脉冲信号，以控制开关磁阻电机改变当前所输出的电机反馈转矩以及反馈磁链。本发明能够精确有效地对开关磁阻电机的电机反馈转矩及反馈磁链进行调节控制，特别是在电机低速和高速时，都具有良好的动态和静态性能，解决了传统控制方法转矩脉动大的问题。

主权项

1.一种开关磁阻电机磁链无差拍直接转矩控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1、计算当前时刻开关磁阻电机的电机反馈转矩以及反馈磁链；步骤2、基于前述电机反馈转矩与给定转矩的偏差，以及前述反馈磁链与给定磁链偏差，确定下一采样周期的空间电压矢量，以补偿开关磁阻电机的反馈值与给定值偏差，所述空间电压矢量是指两相静止αβ坐标系下的空间电压矢量；步骤3、调制前述所确定的空间电压矢量并输出对应的脉冲信号，以控制开关磁阻电机改变当前所输出的电机反馈转矩以及反馈磁链；前述步骤2中确定下一控制周期的空间电压矢量的过程包括依据下述公式计算出两相静止αβ坐标系下的空间电压矢量，所述公式为：其中，U(k)为待计算的合成定子电压矢量即空间电压矢量，ψ*(k)为t(k)时刻要达到的磁链即给定磁链，ψ(k‑1)为t(k‑1)时刻的定子合成磁链即该时刻所对应的反馈磁链，Ts为采样周期，Δθ角为一个给定周期内定子合成磁链旋转的角度，且公式(9)、(10)中Δθ之前的正负号，根据给定转矩与反馈转矩的比较误差结果确定，若误差是正，则说明该时刻反馈转矩小于给定转矩，则下一采样周期需要增加转矩，则Δθ前的符号为正，反之则Δθ前的符号为负；所述公式(9)、(10)通过如下步骤得出：基于开关磁阻电机的转矩公式，即下述公式(1)其中，i为单相电流，θ为转子位置角度；可知所述反馈转矩的加速和减速是由定子磁链矢量决定的，即在t(k‑1)时刻，若要使得反馈转矩增加，则需使得定子合成磁链ψ(k‑1)正向旋转Δθ角度，若要使得反馈转矩减小，则需使得定子合成磁链ψ(k‑1)反向旋转Δθ角度；基于上述原理，则确定所述空间电压矢量需要进行如下步骤：首选，确定Δθ的饱和限幅，即使得Δθ＜Δθ_max，所述Δθ_max为在一个采样周期T_s中使定子磁链矢量转过的最大角度，且其次，确定定子磁链矢量在控制周期结束时的幅值，即使得其幅值等于给定定子磁链ψ*(k)的幅值，对应的公式表示为|ψ(k)|＝|ψ*|   (3)；最后，确定ψ*(k)与ψ(k‑1)的关系，即要使磁链空间矢量ψ(k‑1)运动变化到ψ*(k)，所需施加的电压矢量U(k)，在t(k)时刻，对应的电压矢量如下式：对应的在两相静止αβ坐标系下的空间电压矢量为将式(7)、(8)代入式(5)、(6)，将可求出所述的空间电压矢量：即其中，U(k)为待计算的合成定子电压矢量即空间电压矢量，ψ*(k)为t(k)时刻要达到的磁链即给定磁链，ψ(k‑1)为t(k‑1)时刻的定子合成磁链即该时刻所对应的反馈磁链，Ts为采样周期，Δθ角为一个给定周期内定子合成磁链旋转的角度，且公式(9)、(10)中Δθ之前的正负号，根据给定转矩与反馈转矩的比较误差结果确定，若误差是正，则说明该时刻反馈转矩小于给定转矩，则下一采样周期需要增加转矩，则Δθ前的符号为正，反之则Δθ前的符号为负。