【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于开关磁阻电机，涉及一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法。
技术介绍
1、永磁辅助式开关磁阻电机结构简单、成本低廉、转换效率高、容错性能强，受到工业领域的重点关注，广泛应用在航空航天、石油矿山、精密机床和电动汽车等领域。然而由于电机的双凸极机构和独特的磁通轮流切换控制模式，导致电机的转矩脉动和噪声过大，限制了其进一步的应用。
2、目前主流的转矩脉动控制策略有直接瞬时转矩控制、电流斩波控制和转矩函数分配控制等。电机噪声过大主要是由电机振动引起的，而径向力的波动会使得电机定转子发生周期性的形变从而产生振动；因此减小电机噪声主要的方法是减小径向力波动。目前主流的减小径向力波动的方法有两步换相法，谐波电流法和直接瞬时径向力控制法等。上述方法都能有效的抑制转矩脉动或者减小径向力波动，但都只针对了一个控制目标，未同时达到抑制转矩脉动和减小径向力波动的目标。因此，需要一种同时抑制开关磁阻电机转矩脉动与径向力变化的控制方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于减小永磁辅助式磁阻电机的振动和噪声。固有的双凸极结构和磁通切换方式，使电机每相绕组在周向上的洛伦兹力和径向电磁力产生较大的波动。为此，本专利技术在一个电周期内分区间同时控制洛伦兹力和径向电磁力，即同时减小转矩脉动和径向力波动。
2、本专利技术实施例提供了这样一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，包括如下步骤：
3、s1、获取参考转矩
4、s2、根据电感特性和电机运行特性将电机运行区间分为三个区间，分别为交换ⅰ区，交换ⅱ区和力控区；交换ⅰ区的起点为励磁相的开通角θon，交换ⅰ区的终点为励磁相电感明显增加点θm；励磁相电感明显增加点θm也是交换ⅱ区的起点，交换ⅱ区的终点为退磁相定转子完全对齐位置θe，此时退磁相的电感变化率几乎为零，产生的电磁转矩很小；退磁相定转子完全对齐位置θe也是力控区的起点，力控区的终点为下一个励磁相的开通角θon。
5、s3、转矩滞环和径向力滞环控制根据δtk和δfk的大小分别控制励磁相绕组和退磁相绕组的导通和关断；δtk和δfk计算公式为：
6、
7、其中，tk表示各相实际转矩；fk表示各相实际径向力；δtk表示转矩误差；δfk表示径向力误差。
8、s4、在交换ⅰ区内，为了使励磁相电流快速上升从而产生足够的电磁转矩，励磁相一直保持导通状态；退磁相以转矩滞环控制ⅱ的方式控制退磁相绕组的导通和关断，从而减小三相合成转矩脉动；
9、在交换ⅱ区内，励磁相电感大幅度增加，已能产生电机运行所需的电磁转矩，所以采取转矩滞环控制ⅰ的方式控制励磁相绕组的导通和关断，以维持三相合成转矩稳定；退磁相采取径向力滞环控制ⅰ的方式，以维持三相合成径向力稳定；
10、在力控区内，励磁相采取转矩滞环控制ii的方式以稳定三相合成转矩；退磁相采取径向力滞环控制ii的方式以减小三相合成径向力波动。
11、s5、退磁相处于截止状态等待下次开通。
12、作为本专利技术的一些实施例，步骤s4所述的转矩滞环控制i的方式为：
13、在δt处于逐渐变大的趋势时，当δt≤-δtmin时，功率变换器切换为状态“-1”，-δtmin≤δt≤δtmin时，功率变换器切换为状态“0”，δtmin≤δt时，功率变换器切换为状态“1”。
14、在δt处于逐渐变小的趋势时，当0≤δt时，功率变换器切换为状态“1”，-δtmax≤δt≤0时，功率变换器切换为状态“0”，δt≤-δtmax时，功率变换器切换为状态“-1”。
15、作为本专利技术的一些实施例，步骤s4所述的转矩滞环控制ii的方式为：
16、在δt处于逐渐变大的趋势时，当δt≤0时，功率变换器切换为状态“-1”，0≤δt≤δtmin时，功率变换器切换为状态“0”，δtmin≤δt时，功率变换器切换为状态“1”。
17、在δt处于逐渐变小的趋势时，当0≤δt时，功率变换器切换为状态“1”，-δtmin≤δt≤0时，功率变换器切换为状态“0”，δt≤-δtmin时，功率变换器切换为状态“-1”。
18、作为本专利技术的一些实施例，步骤s4所述的径向力滞环控制i的方式为：
19、在δf处于逐渐变大的趋势时，当δf≤0时，功率变换器切换为状态“-1”，0≤δf≤δf1时，功率变换器切换为状态“0”，δf1≤δf时，功率变换器切换为状态“1”。
20、在δf处于逐渐减小的趋势时，当0≤δf时，功率变换器切换为状态“1”，-δf1≤δf≤0时，功率变换器切换为状态“0”，δf≤-δf1时，功率变换器切换为状态“-1”。
21、作为本专利技术的一些实施例，步骤s4所述的径向力滞环控制ⅱ的方式为：
22、在δf处于逐渐变大的趋势时，当δf≤0时，功率变换器切换为状态“-1”，0≤δf≤δf1时，功率变换器切换为状态“0”，δf1≤δf时，功率变换器切换为状态“1”。
23、在δf处于逐渐减小的趋势时，当时，功率变换器切换为状态“1”，时，功率变换器切换为状态“0”，δf≤-δf1时，功率变换器切换为状态“-1”。
24、作为本专利技术的一些实施例，步骤s2中，励磁相的开通角θon的计算公式如下：
25、
26、其中，θm表示电感边界点；ψ(θm,tm)表示电感边界点θm时的磁链；ψ(θon,ton)表示开通角θon时的磁链；ω表示角速度；uk表示母线电压；tm表示电感边界点的转矩；ton表示开通角的转矩。
27、另外需要说明的是，步骤s2和步骤s3之间并没有严格的顺序要求，两者可以同时进行，也可以按不同方式先后进行。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
29、1、该方法首先设计了一种开通角优化算法，可以根据转速和负载自适应调整开通角，然后根据电感特性将电机运行区间三个区间，并在不同的区间根据该区间的电机特性分别对励磁相和退磁相采取不同的控制策略；从而达到降低电机转矩脉动的同时减小电机的径向力波动，使电机振动大幅度减小。仿真结果验证了该方法的有效性，并且该方法控制简单易于工程实现。
30、2、本专利技术通过开通角优化算法可以实现较宽转速和较大负载下，电机能有效地减小转矩脉动和径向力波动，具有较广的工程应用范围。
31、3、本专利技术充分利用电机电感特性和电机运行转矩和径向力变化规律，在不改变传统控制策略的框架下，只需要检测相绕组电流和转子位置参数，就可以减小转矩脉动的同时降低径向力波动，简单实用，成本低且易于工程实现。
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1.一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，步骤S4所述的转矩滞环控制I的方式为：在ΔT处于逐渐变大的趋势时，当ΔT≤-ΔTmin时，功率变换器切换为状态“-1”，-ΔTmin≤ΔT≤ΔTmin时，功率变换器切换为状态“0”，ΔTmin≤ΔT时，功率变换器切换为状态“1”；在ΔT处于逐渐变小的趋势时，当0≤ΔT时，功率变换器切换为状态“1”，-ΔTmax≤ΔT≤0时，功率变换器切换为状态“0”，ΔT≤-ΔTmax时，功率变换器切换为状态“-1”。
3.根据权利要求1所述的一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，步骤S4所述的转矩滞环控制Ⅱ的方式为：在ΔT处于逐渐变大的趋势时，当ΔT≤0时，功率变换器切换为状态“-1”，0≤ΔT≤ΔTmin时，功率变换器切换为状态“0”，ΔTmin≤ΔT时，功率变换器切换为状态“1”；在ΔT处于逐渐变小的趋势时，当0≤ΔT时，功率变换器切换为状态“1”，-Δ
4.根据权利要求1所述的一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，步骤S4所述的径向力滞环控制I的方式为：在ΔF处于逐渐变大的趋势时，当ΔF≤0时，功率变换器切换为状态“-1”，0≤ΔF≤ΔF1时，功率变换器切换为状态“0”，ΔF1≤ΔF时，功率变换器切换为状态“1”；在ΔF处于逐渐减小的趋势时，当0≤ΔF时，功率变换器切换为状态“1”，-ΔF1≤ΔF≤0时，功率变换器切换为状态“0”，ΔF≤-ΔF1时，功率变换器切换为状态“-1”。
5.根据权利要求1所述的一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，步骤S4所述的径向力滞环控制Ⅱ的方式为：在ΔF处于逐渐变大的趋势时，当ΔF≤0时，功率变换器切换为状态“-1”，0≤ΔF≤ΔF1时，功率变换器切换为状态“0”，ΔF1≤ΔF时，功率变换器切换为状态“1”；在ΔF处于逐渐减小的趋势时，当时，功率变换器切换为状态“1”，时，功率变换器切换为状态“0”，ΔF≤-ΔF1时，功率变换器切换为状态“-1”。
6.根据权利要求1所述的一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，步骤S2中，励磁相的开通角θon的计算公式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，步骤s4所述的转矩滞环控制i的方式为：在δt处于逐渐变大的趋势时，当δt≤-δtmin时，功率变换器切换为状态“-1”，-δtmin≤δt≤δtmin时，功率变换器切换为状态“0”，δtmin≤δt时，功率变换器切换为状态“1”；在δt处于逐渐变小的趋势时，当0≤δt时，功率变换器切换为状态“1”，-δtmax≤δt≤0时，功率变换器切换为状态“0”，δt≤-δtmax时，功率变换器切换为状态“-1”。
3.根据权利要求1所述的一种减小永磁辅助式同步磁阻电机转矩脉动和径向力变化的方法，其特征在于，步骤s4所述的转矩滞环控制ⅱ的方式为：在δt处于逐渐变大的趋势时，当δt≤0时，功率变换器切换为状态“-1”，0≤δt≤δtmin时，功率变换器切换为状态“0”，δtmin≤δt时，功率变换器切换为状态“1”；在δt处于逐渐变小的趋势时，当0≤δt时，功率变换器切换为状态“1”，-δtmin≤δt≤0时，功率变换器切换为状态“0”，δt≤-δtmin时，功率变换器切换为状态“-1”...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄朝志，徐俊鑫，龚成懿，李辉汉，刘细平，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：
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