一种减小开关磁阻电机转矩跟踪误差的方法技术

本发明专利技术公开了一种减小开关磁阻电机转矩跟踪误差的方法，其特征是采用灵活的转矩分配方式，达到对瞬时转矩的控制，并将转矩跟踪误差的大小作为控制变量，通过开通角的在线调整限制跟踪误差的大小，使电机输出的瞬时转矩尽量小偏差地跟踪参考转矩，从而减小电机转矩脉动和噪声，保证电机平稳运转。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于开关磁阻电机的转矩控制领域。
技术介绍
开关磁阻电机结构简单坚固，启动电流小、转矩大，是 一种很有潜力的新型电机，但因其转矩脉动和噪音较大，限制了该电机进一步的应用。如何抑制电机的转矩脉动成为该种电机研究的热点，而且从控制策略上改善电机的转矩脉动是一个主要的研究方向。在已有技术中，传统的电流斩波控制(CCC)、角度位置控制(APC)和电压斩波控制(PWM)没有将瞬时转矩作为控制变量，不能够很好控制输出转矩，容易造成较大的转矩脉动，基于转矩分配的瞬时转矩控制方法以电机各相瞬时转矩作为控制变量，将参考转矩按固定的比例分配给电机各相，从而限制电机每相瞬时转矩的变化，但是电机本身严重的非线性使得瞬时转矩的变化规律较复杂，瞬时转矩的上升和下降并不能始终按照分配函数所描述的轨迹变化，若某一相或两相瞬时转矩始终达不到该相参考转矩，便会造成合成输出转矩小于参考转矩，产生很大的转矩跟踪误差。若设计在线更改形状的分配函数，则会增加运算的复杂性。所以，此方法建立准确的转矩分配函数难度较大。目前，各种控制方法均没有直接针对电机的转矩跟踪误差大小做出主动控制，来限制跟踪误差的大小。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供，以期减少开关磁阻电机的输出转矩与参考转矩之间的误差，提高输出转矩的平滑度，从而减小电机的转矩脉动。本专利技术解决的技术问题采用如下技术方案本专利技术的特点是按如下步骤进行步骤一给定开关磁阻电机的参考转矩T* ；步骤二 根据开关磁阻电机“角度-电流-转矩”数据表，获得开关磁阻电机在不同转子角度9和每一相定子绕组的电流ik下所对应的瞬时转矩Tk，k=0、l、2…n，k为电机的任意一相，n为电机总的相数；所述开关磁阻电机“角度一电流一转矩”数据表是根据开关磁阻电机运转时位置传感器采集到的转子角度e和电流传感器采集到的每相定子绕组的电流ik利用式(I)离线计算所获得的式(I)中，Rk为定子绕组电阻值，Uk为施加给定子绕组的电压值，tk为每一相定子绕组的电流从0变化到ik的时间；步骤三利用式⑵获得电机导通的第m相参考转矩T:为m-1 nTm*= T*- (2+Z >Tk(2)k=t k=m+l式(I)中，m为电机的导通相，m=0、l、2"*n ;步骤四根据所述开关磁阻电机“角度一电流一转矩”数据表获得所述导通相m的瞬时转矩Tm，利用所述参考转矩T1;,通过式(3)获得m相的转矩跟踪误差AT:A T=Tm - Tm* (3)·步骤五比较转矩跟踪误差A T与设定的转矩跟踪误差限值e的大小，并根据比较结果调整导通相绕组的通断状态，限制转矩跟踪误差AT的大小；步骤六利用式(4)获得第m相定子导通期间转矩跟踪误差的和E ATVat = J^kATdtk (4)根据所述单相导通区间内转矩误差的和E AT与所述转矩跟踪误差限值e的大小调整开关磁阻电机的开通角，根据所述开关磁阻电机的开通角调整瞬时转矩的峰值和幅值，减小转矩跟踪误差。本专利技术所述的减小开关磁阻电机转矩跟踪误差的方法的特点也在于所述步骤一中，开关磁阻电机电动运行时，所述参考转矩T*为正；开关磁阻电机减速或制动运行时，所述参考转矩T*为负；所述步骤五中，所述导通相绕组的通断状态调整按如下规则进行开关磁阻电机电动运行时若AT < e，保持导通相绕组的导通状态不变；若AT>￡，关断导通相绕组；开关磁阻电机减速或制动运行时若AT彡-e，保持导通相绕组的导通状态不变；若A T <- e，关断导通相绕组；所述步骤六中，所述开关磁阻电机的开通角按如下方式进行调整开关磁阻电机电动运行时若E AT > e时，延后开通角的位置，推迟下一相定子绕组导通时刻；当E AT<-e时，提前开通角的位置，提前下一相定子绕组导通时刻；当-e SE ATS e时，保持开通角的位置不变；开关磁阻电机减速或制动运行时当E AT> e时，提前开通角的位置，提前下一相定子绕组导通时刻；当E AT<-e时，延后开通角的位置，推迟下一相定子绕组导通时亥Ij;当-e AT^ e时，保持开通角的位置不变；所述提前或延后开通角的位置按如下方法确定以所述第m相定子从导通区间内转矩误差的和E A T与所述转矩跟踪误差限值e的差值作为输入，采用模糊控制算法或者PID算法对所述开通角进行调整，获得的输出值即为开通角位置的变化量A 0。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在I、本专利技术利用开关磁阻电机的瞬时转矩作为控制变量，可以有效地控制输出转矩，并抑制转矩脉动；从而避免了电机在运行时产生较大转矩跟踪误差。2、本专利技术采用了灵活的转矩分配方式，达到对瞬时转矩的控制，不拘泥于固定形状的分配函数，从而较好地适应开关磁阻电机瞬时转矩变化规律的复杂性，避免了现有分配方法需建立准确的转矩分配函数的困难；3、本专利技术将转矩跟踪误差作为控制变量，通过开通角度的在线调整限制跟踪误差的大小，使电机输出的瞬时转矩尽量小偏差地跟踪参考转矩，从而减小了电机转矩脉动和噪声。4、本专利技术具有运算速度快、操作方便、可靠性高、适应性强等特点，适用于各种相数、结构的开关磁阻电机，应用广泛，能够有效减小转矩跟踪误差，从而保证了电机平稳运转。附图说明图I是本专利技术实施例的流程图；图2是本专利技术实施例一中开关磁阻电机m相最小电感位置0°不意图；图3是本专利技术实施例一中开关磁阻电机m相转子位置30°示意图；·图4是本专利技术实施例一中开关磁阻电机m相最大电感位置45°不意图；图5是本专利技术实施例一中开关磁阻电机m相转子位置75°不意图；图6是本专利技术实施例一中开关磁阻电机m相最小电感位置90°不意图；图7是本专利技术实施例二中开关磁阻电机m相最小电感位置0°示意图；图8是本专利技术实施例二中开关磁阻电机m相转子位置20°示意图；图9是本专利技术实施例二中开关磁阻电机m相最大电感位置30°示意图；图10是本专利技术实施例二中开关磁阻电机m相转子位置50°示意图；图11是本专利技术实施例二中开关磁阻电机m相最小电感位置60°示意图。具体实施例方式实施例一本实施例中以三相6/4结构的开关磁阻电机为例，如图I所示，包括以下步骤步骤一给定开关磁阻电机的参考转矩T* ；开关磁阻电机电动运行时，参考转矩T*为正；开关磁阻电机减速或制动运行时，参考转矩T*为负；步骤二 根据开关磁阻电机“角度一电流一转矩”数据表，获得开关磁阻电机在不同转子角度9和每一相定子绕组的电流ik下所对应的瞬时转矩Tk，k=0、l、2…n，k为电机的任意一相，n为电机总的相数，本实施例中n=3 ；开关磁阻电机“角度一电流一转矩”数据表是根据开关磁阻电机运转时位置传感器采集到的转子角度0和电流传感器采集到的每相定子绕组的电流ik利用式(I)离线计算所获得的Tk=ieJo I (u丨〈-H)dtkdik(i)式(I)中，Rk为定子绕组电阻值，Uk为施加给定子绕组的电压值，tk为每一相定子绕组的电流从0变化到ik的时间；步骤三利用式⑵获得电机导通的第m相参考转矩T:为m-1 nTm*= r- (Z+Z K(2) k=i k=m+l式(I)中，m为电机的导通相，m=0、l、2*"n ;步骤四根据开关磁阻电机“角度一电流一转矩”数据表获得导通相m的瞬时转矩Tm和参考转矩TJ，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小开关磁阻电机转矩跟踪误差的方法，其特征是按如下步骤进行：步骤一：给定开关磁阻电机的参考转矩T*；步骤二：根据开关磁阻电机“角度—电流—转矩”数据表，获得开关磁阻电机在不同转子角度θ和每一相定子绕组的电流ik下所对应的瞬时转矩Tk，k=0、1、2…n，k为电机的任意一相，n为电机总的相数；所述开关磁阻电机“角度—电流—转矩”数据表是根据开关磁阻电机运转时位置传感器采集到的转子角度θ和电流传感器采集到的每相定子绕组的电流ik利用式(1)离线计算所获得的：Tk=∂∂θ∫0ik∫0tk(uk-ikRk)dtkdik---(1)式(1)中，Rk为定子绕组电阻值，uk为施加给定子绕组的电压值，tk为每一相定子绕组的电流从0变化到ik的时间；步骤三：利用式(2)获得电机导通的第m相参考转矩Tm*为：Tm*=T*-(Σk=1m-1+Σk=m+1n)Tk---(2)式(1)中，m为电机的导通相，m=0、1、2…n；步骤四：根据所述开关磁阻电机“角度—电流—转矩”数据表获得所述导通相m的瞬时转矩Tm，利用所述参考转矩Tm*，通过式(3)获得m相的转矩跟踪误差ΔT：ΔT=Tm–Tm*？？？？？？？？(3)步骤五：比较转矩跟踪误差ΔT与设定的转矩跟踪误差限值ε的大小，并根据比较结果调整导通相绕组的通断状态，限制转矩跟踪误差ΔT的大小；步骤六：利用式(4)获得第m相定子导通期间转矩跟踪误差的和∑ΔT：ΣΔT=∫0tkΔTdtk---(4)根据所述单相导通区间内转矩误差的和∑ΔT与所述转矩跟踪误差限值ε的大小调整开关磁阻电机的开通角，根据所述开关磁阻电机的开通角调整瞬时转矩的峰值和幅值，减小转矩跟踪误差。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张炳力，戚永武，徐国胜，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：