基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制系统和方法，其主要由位置检测模块、相电流检测模块、求导模块、转速减法器、PI调节模块、转矩分配模块、转矩‑电流转换模块、电流迟滞控制模块、功率变换模块、转矩检测模块、转矩减法器、傅里叶神经网络和3个相电流加法器组成。本发明专利技术将神经网络的输出通过注入的方式补偿相电流，以通过在线自适应调整电流信号波形，实现转矩脉动的抑制。本系统可构成嵌入式系统，基于电流波动，提取转矩脉动信息，以修正补偿电流的方式，间接得到恒转矩下的理想电流，其技术方法运算量小，方便开关磁阻电机的在线控制。

【技术实现步骤摘要】
基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制系统和方法
本专利技术涉及开关磁阻电机
，具体涉及一种基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制系统和方法。
技术介绍
开关磁阻电机(SwitchedReluctanceMotor，SRM)因其结构简单，安全性高，制造成本低等优点，近年来受到越来越广泛的关注。然而SRM在低速运行时存在转矩脉动大的问题，限制了其在新能源汽车等领域更进一步的推广与应用。国内外研究者围绕SRM转矩脉动的抑制做了很多研究，电流法是抑制转矩脉动中重要的一种控制策略，通过向常规参考电流中注入多次谐波电流的方法，从而达到抑制开关磁阻电动机转矩脉动的目的。但在现有的电流注入法中，由于谐波电流选择需要依据经验来实现，未能实现自适应在线学习，因此直接影响抑制转矩脉动的效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是现有电流注入法的开关磁阻电机的转矩控制系统中，不能在线学习获得准确的注入电流，导致较大转矩脉动的问题，提供一种基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制系统和方法。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制方法，具体包括步骤如下：步骤1、采集开关磁阻电机的实际转子位置角θ，实际转矩Te和各相的实际电流；步骤2、对采集到的实际转子位置角θ进行求导后得到开关磁阻电机的实际转速ω1，并计算实际转速ω1与设定转速ω1*的转速偏差e′；步骤3、将转速偏差e′进行比例-积分运算后得到参考转矩Tref；步骤4、根据采集到的实际转子位置角θ将参考转矩Tref平分为三相，并对其进行转矩到电流转换后得到各相的原始控制电流I0；步骤5、计算采集到的实际转矩Te与参考转矩Tref的转矩偏差e；步骤6、将采集到的实际转子位置角θ和转矩偏差e一并送入到傅里叶神经网络中，得到各相的注入控制电流Ifnn；步骤7、将各相的原始控制电流I0与对应相的注入控制电流Ifnn叠加后，得到各相的最终控制电流I*；步骤8、将采集到的各相的实际电流去跟踪对应相的最终控制电流I*，得到各相跟踪后的电流，并对各相跟踪后的电流进行功率变换后去控制开关磁阻电机的三相线，实现开关磁阻电机的转速和转矩的控制。上述步骤2中，转速偏差e′为：式中，ω1*为设定转速，ω1为实际转速。上述步骤5中，转矩偏差e为：e＝Tref-Te式中，Tref为参考转矩，Te为实际转矩。上述步骤6中，各相即A,B,C三相的注入控制电流分别为：式中，Ifnn,A为A相的注入控制电流，Ifnn,B为B相的注入控制电流，Ifnn,C为C相的注入控制电流，tA为A相的导通时间，tB为B相的导通时间，tC为C相的导通时间，ki为第i次谐波电流对应的傅里叶神经网络权值，n为谐波电流的最大次数，ω为角频率。上述步骤7中，各相的最终控制电流I*为：I*＝I0+Ifnn式中，I0为各相的原始控制电流，Ifnn为各相的注入控制电流。实现上述方法的基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制系统，包括位置检测模块、相电流检测模块、求导模块、转速减法器、PI调节模块、转矩分配模块、转矩-电流转换模块、电流迟滞控制模块和功率变换模块；其不同之处是还进一步包括转矩检测模块、转矩减法器、傅里叶神经网络和三个相电流加法器；位置检测模块、相电流检测模块和转矩检测模块的输入端与开关磁阻电机连接；位置检测模块的输出端经由求导模块与转速减法器的其中一个输入端连接，转速减法器的另一个输入端输入设定转速，转速减法器的输出端与PI调节模块的输入端连接；PI调节模块的输出端连接转矩分配模块的输入端和转矩减法器的其中一个输入端；转矩分配模块的三个输出端分别连接转矩-电流转换模块的三个输入端，转矩-电流转换模块的三个输出端各与一个相电流加法器的其中一个输入端连接；位置检测模块的输出端的输出端连接转矩分配模块和转矩-电流转换模块的控制端；转矩减法器的另一个输入端连接转矩检测模块的输出端；傅里叶神经网络的两个输入端分别连接转矩减法器的输出端和位置检测模块的输出端，傅里叶神经网络的三个输出端各与一个相电流加法器的另一个输入端连接；三个相电流加法器的输出端连接电流迟滞控制模块的其中一组输入端，电流迟滞控制模块的另一组输入端与相电流检测模块的一组输出端连接；电流迟滞控制模块的输出端经由功率变换模块连接开关磁阻电机的三相线。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：1、考虑到在基于转矩分配的SRM控制系统中，电流为周期信号且无间断点，对其进行傅里叶分解，依据此傅里叶分解式的数学结构，搭建能够反映SRM周期性和非线性的电流傅里叶神经网络，神经网络的输出通过注入的方式补偿相电流，以最小化转矩脉动为目标设计神经网络训练算法，得到理想的电流曲线，进而减小转矩脉动。2、在线自适应调整电流信号波形，实现转矩脉动的抑制。3、本系统可构成嵌入式系统，基于电流波动，提取转矩脉动信息，以修正补偿电流的方式，间接得到恒转矩下的理想电流，其技术方法运算量小，方便开关磁阻电机的在线控制。附图说明图1为基于传统电流注入法的开关磁阻电机控制系统的原理图。图2为开关磁阻电机相电流波形图。图3为奇延拓之后的相电流波形图。图4为相电流傅里叶神经网络结构图。图5为基于神经网络电流注入法的开关磁阻电机转矩脉动抑制控制系统的原理图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。基于传统电流注入法的开关磁阻电机控制系统，如图1所示，采用内环的电流负反馈与外环的转速闭环所形成双闭环控制结构。外环中，由位置检测模块所得到的SRM的转子位置角θ通过求导得到实际转速ω1，并将该实际转速ω1与设定转速的偏差e′送入PI(比例-积分)调节模块进行比例-积分运算后输出参考转矩Tref。转矩分配模块的转矩分配函数(TorqueSharingFunction，TSF)根据转子位置角θ，将PI调节模块送入的参考转矩Tref平分为三相，并且保证在换相区前后两相平稳过渡，得到各相的参考转矩。转矩-电流转换模块根据转子位置角θ将输入的各相的参考转矩转换为各相的控制电流I0，并输出到电流滞环控制模块。相电流检测模块将检测到的SRM的各相的实际电流送入到电流滞环控制模块。内环中，电流滞环控制模块让各相的实际电流分别跟踪对应相的控制电流I0，并将各相跟踪后的电流送入功率变换模块进行功率转换后去控制开关磁阻电机的三相线，以实现SRM的转速和转矩的控制作用。对于三相6/4极开关磁阻电机，在如图1所示的基本控制结构中，稳态后的三相电流波形如图2所示，此时电流为转矩-电流模块的输出，A，B，C三相的电流分别为IA(t)，IB(t)和IC(t)。取某一相的电流IA(t)进行奇延拓成周期函数，使其关于坐标原点对称，设电流IA(t)起始和结束的时间间隔为T/2，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制方法，其特征是，具体包括步骤如下：/n步骤1、采集开关磁阻电机的实际转子位置角θ，实际转矩T

【技术特征摘要】
1.基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制方法，其特征是，具体包括步骤如下：
步骤1、采集开关磁阻电机的实际转子位置角θ，实际转矩Te和各相的实际电流；
步骤2、对采集到的实际转子位置角θ进行求导后得到开关磁阻电机的实际转速ω1，并计算实际转速ω1与设定转速ω1*的转速偏差e′；
步骤3、将转速偏差e′进行比例-积分运算后得到参考转矩Tref；
步骤4、根据采集到的实际转子位置角θ将参考转矩Tref平分为三相，并对其进行转矩到电流转换后得到各相的原始控制电流I0；
步骤5、计算采集到的实际转矩Te与参考转矩Tref的转矩偏差e；
步骤6、将采集到的实际转子位置角θ和转矩偏差e一并送入到傅里叶神经网络中，得到各相的注入控制电流Ifnn；
步骤7、将各相的原始控制电流I0与对应相的注入控制电流Ifnn叠加后，得到各相的最终控制电流I*；
步骤8、将采集到的各相的实际电流去跟踪对应相的最终控制电流I*，得到各相跟踪后的电流，并对各相跟踪后的电流进行功率变换后去控制开关磁阻电机的三相线，实现开关磁阻电机的转速和转矩的控制。


2.根据权利要求1所述基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制方法，其特征是，步骤2中，转速偏差e′为：



式中，ω1*为设定转速，ω1为实际转速。


3.根据权利要求1所述基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制方法，其特征是，步骤5中，转矩偏差e为：
e＝Tref-Te
式中，Tref为参考转矩，Te为实际转矩。


4.根据权利要求1所述基于电流注入法的SRM转矩脉动抑制控制方法，其特征是，步骤6中，各相即A,B,C三相的注入控制电流分别为：



式中，Ifnn,A为A相的注入控制电流，Ifnn,B为B相的注入控制电流，Ifnn,C...

【专利技术属性】
技术研发人员：党选举，经本钦，潘登，李晓，伍锡如，张向文，原翰玫，黄品高，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45