开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法及控制器技术

本发明专利技术涉及开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法及控制器，包括以下步骤：获取速度闭环控制器单元所输出的电流给定值，获取电机运行时不同的转子位置和速度来确定电机每相的电流参考值，通过电机换向区间采用余弦变换的电流分配方法和单相导通区间采用的模糊逻辑规则的电流斩波控制方法，根据电机实际的电流转矩模型，实时对总的电流给定值和每相电流给定值进行补偿，来降低电机参数的非线性对系统造成的影响，将传统的电流斩波控制和脉宽调制通过模糊逻辑控制规则结合起来，克服电流斩波控制器开关频率不固定、对器件的开关频率要求较高的缺点，进而实现对电机输出转矩脉动的抑制。上述的方法简单，使用方便，系统动态响应速度快的优点。度快的优点。度快的优点。

【技术实现步骤摘要】
开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法及控制器


[0001]本专利技术涉及电机控制领域，具体为开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法及控制器。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]开关磁阻电机在启动和低速运行时常采用电流斩波控制或称为电流滞环控制。传统的电流斩波控制方式在预置的电流误差宽度较小时，对电力电子器件的开关频率要求较高。如果电流斩波电力电子器件开关频率设置的较低，实际电流与参考电流误差就较大，会造成实际电流围绕参考电流上下波动较大，难以达到理想的控制精度。
[0004]而传统的电流参考值一般通过速度环比例积分或者转矩电流分配函数的方式来获得，转矩电流逆模型需要通过有限元仿真的方法来获得，同时由于电机参数的非线性，致使电流参考数值难以达到精准控制，尤其在系统低速时电机换向的区间更难以达到精准控制。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法及控制器，基于电流分配函数的开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法，通过电机换向区间采用余弦变换的电流分配和单相导通区间采用的模糊逻辑规则的电流斩波控制来实现对电流的精确控制，进而实现对电机输出转矩脉动的抑制。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：获得转子位置信号，计算电机转速，通过速度环闭环控制，形成瞬时电流给定值；
[0009]步骤二：获取电流实际值，根据步骤一获得的转子位置信号形成电流补偿，修正步骤一中的瞬时电流给定值；
[0010]步骤三：通过步骤一获得转子位置信号，判断转子位置是否在J
‑
1相θ
off
关断角和第J相的θ
on
开通角之间；如果否跳转到步骤四；如果是判断为两相的重叠区θ
ov
位置，跳转到步骤五；
[0011]步骤四：根据步骤二中的瞬时电流给定值，对导通相电流赋值，跳转至步骤七；
[0012]步骤五：根据步骤二中的瞬时电流给定值，对导通的两相电流赋值，跳转至步骤六；
[0013]步骤六：根据转子位置关系确定电流分配函数，跳转至步骤七；
[0014]步骤七：根据设定的电流参考值与电机电流实际值构成电流误差，定义电流误差的隶属度函数和负载变化率隶属度函数，构建模糊逻辑规则，形成占空比调制系数的隶属
度函数；
[0015]步骤八：根据步骤七模糊逻辑规则控制功率器件的导通和关断，实现电机电流的控制。
[0016]本专利技术的第二个方面提供实现上述方法的控制器，包括连接在一起的控制器硬件电路、速度闭环控制单元、电流分配函数单元、电流斩波控制单元、开关磁阻电机及位置检测模块。
[0017]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0018]1、将传统的电流斩波控制和脉宽调制通过模糊逻辑控制规则结合起来，克服电流斩波控制器开关频率不固定、对器件的开关频率要求较高的缺点。
[0019]2、相对较低的开关频率实现了高性能的电流控制，提高驱动系统的性能。
[0020]3、直接控制电机电流，加快了系统动态响应速度，方法简单，使用方便，实时监测电动机的实际电流，实现电流瞬时控制和保护。
[0021]4、不但实现转速和电流的闭环控制，还能实时估算电机的运行状态，根据运行需求进行不同算法切换。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1(a)是本专利技术一个或多个实施例提供的控制策略示意图；
[0024]图1(b)是本专利技术一个或多个实施例提供的余弦型电流分配函数波形示意图；
[0025]图2是本专利技术一个或多个实施例提供的控制策略流程图；
[0026]图3是本专利技术一个或多个实施例提供的电感曲线位置示意图；
[0027]图4是本专利技术一个或多个实施例提供的电流斩波控制示意图；
[0028]图5是本专利技术一个或多个实施例提供的电流误差E
I
的隶属度示意图；
[0029]图6是本专利技术一个或多个实施例提供的负载变化率E
Load
的隶属度示意图；
[0030]图7是本专利技术一个或多个实施例提供的占空比调制系数μ
CPWM
的隶属度示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0032]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0034]以下实施例提出了基于电流分配函数的开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法，该方法通过电机换向区间采用余弦变换的电流分配和单相导通区间采用的模糊逻辑规则的电流斩波控制来实现对电流的精确控制，进而实现对电机输出转矩脉动的抑制。
[0035]即，获取速度闭环控制器单元所输出的电流给定值，获取电机运行时不同的转子位置和速度来确定电机每相的电流参考值，通过电机换向区间采用余弦变换的电流分配方法和单相导通区间采用的模糊逻辑规则的电流斩波控制方法，根据电机实际的电流转矩模型，实时对总的电流给定值和每相电流给定值进行补偿，来降低电机参数的非线性对系统造成的影响。
[0036]实施例一：
[0037]如图1
‑
7所示，开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法，包括以下步骤：
[0038]步骤一：获得转子位置信号，计算电机转速，通过速度环闭环控制，形成瞬时电流给定值；
[0039]步骤二：获取电流实际值，根据步骤一获得的转子位置信号形成电流补偿，修正步骤一中的瞬时电流给定值；
[0040]步骤三：通过步骤一获得转子位置信号，判断转子位置是否在J
‑
1相θ
off
关断角和第J相的θ
on
开通角之间；如果否跳转到步骤四；如果是判断为两相的重叠区θ
ov
位置，跳转到步骤五；
[0041]步骤四：根据步骤二中的瞬时电流给定值，对导通相电流赋值，跳转至步骤七；
[0042]步骤五：根据步骤二中的瞬时电流给定值，对导通的两相电流赋值，跳转至步骤六；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：获得转子位置信号，计算电机转速，通过速度环闭环控制，形成瞬时电流给定值；步骤二：获取电流实际值，根据步骤一获得的转子位置信号形成电流补偿，修正步骤一中的瞬时电流给定值；步骤三：通过步骤一获得转子位置信号，判断转子位置是否在J
‑
1相θ
off
关断角和第J相的θ
on
开通角之间；如果否跳转到步骤四；如果是判断为两相的重叠区θ
ov
位置，跳转到步骤五；步骤四：根据步骤二中的瞬时电流给定值，对导通相电流赋值，跳转至步骤七；步骤五：根据步骤二中的瞬时电流给定值，对导通的两相电流赋值，跳转至步骤六；步骤六：根据转子位置关系确定电流分配函数，跳转至步骤七；步骤七：根据设定的电流参考值与电机电流实际值构成电流误差，定义电流误差的隶属度函数和负载变化率隶属度函数，构建模糊逻辑规则，形成占空比调制系数的隶属度函数；步骤八：根据步骤七模糊逻辑规则控制功率器件的导通和关断，实现电机电流的控制。2.如权利要求1所述的开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法，其特征在于：所述步骤六中，电流分配函数包括换向区间的导通相和关断相的余弦分配函数。3.如权利要求1所述的开关磁阻电机直接瞬时电流控制方法，其特征在于：所述步骤六中，定义第j相电流的分配函数为f
j
(θ)，该相分配到的电流为：i
j
(θ)＝i
ref
f
j
(θ)，j＝1,2,...,m；其中，m为电动机的相数，i
ref
为总的给定的电流值，i...

【专利技术属性】
技术研发人员：周广旭，慕永云，马建辉，朱孟美，宋宁冉，郭磊，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：