一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制方法及系統(tǒng)，所述方法包括如下步驟：計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩以及反饋磁鏈；基于前述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩的偏差，以及前述反饋磁鏈與給定磁鏈偏差，確定下一采樣周期的空間電壓矢量，以補(bǔ)償開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋值與給定值偏差；調(diào)制前述所確定的空間電壓矢量并輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，以控制開關(guān)磁阻電機(jī)改變當(dāng)前所輸出的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩以及反饋磁鏈。本發(fā)明能夠精確有效地對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩及反饋磁鏈進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，特別是在電機(jī)低速和高速時(shí)，都具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，解決了傳統(tǒng)控制方法轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
-種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制方法，具體的說(shuō)是設(shè)及一種開關(guān)磁阻電機(jī) 磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)（SRM)矩控制策略的優(yōu)化目前主要有兩種途徑:①通過(guò)控制相電 流或相磁鏈實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的間接控制;②通過(guò)控制合成的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制。 其中，相對(duì)于間接轉(zhuǎn)矩控制，直接轉(zhuǎn)矩控制具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、控制策略直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu) 點(diǎn)，是減少SRM轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲，提高SRM動(dòng)態(tài)性能最有效的手段，符合SRM控制策略的發(fā)展 趨勢(shì)。
[0003] 在實(shí)施直接轉(zhuǎn)矩控制時(shí)，控制變量是瞬時(shí)合成轉(zhuǎn)矩，首先由各相電流或者磁鏈反 饋信號(hào)W及轉(zhuǎn)子位置角計(jì)算出轉(zhuǎn)矩反饋值，然后根據(jù)參考轉(zhuǎn)矩指令值與轉(zhuǎn)矩反饋值的誤差 信號(hào)采取適當(dāng)?shù)膿Q相邏輯，通過(guò)調(diào)節(jié)SRM定子磁鏈?zhǔn)噶康姆导捌湫D(zhuǎn)速度控制轉(zhuǎn)矩；因此 直接轉(zhuǎn)矩控制對(duì)電機(jī)模型依賴性低，計(jì)算模型簡(jiǎn)單，克服了傳統(tǒng)線性控制和非線性控制的 不足，在保證電機(jī)可靠運(yùn)行的情況下，一定范圍內(nèi)有效的抑制了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0004] 但是現(xiàn)有直接轉(zhuǎn)矩控制方法尚存在一定不足之處，具體體現(xiàn)在:對(duì)于直接轉(zhuǎn)矩控 制來(lái)說(shuō)，雖然把轉(zhuǎn)矩作為了直接控制變量，一定程度上減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但是未能將轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)最小化。究其根本原因，主要由于直接轉(zhuǎn)矩控制時(shí)采用滯環(huán)控制即Bang-Bang控制，滯環(huán) 控制采用的是一種容差控制，不可避免的存在紋波脈動(dòng)，顯然在直接轉(zhuǎn)矩控制過(guò)程中，逆變 器的開關(guān)頻率隨轉(zhuǎn)速、負(fù)載轉(zhuǎn)矩W及磁鏈和滯環(huán)控制器的滯環(huán)寬度的變化而改變，由此而 引起了轉(zhuǎn)矩和磁鏈的潛在脈動(dòng)。運(yùn)種紋波脈動(dòng)的存在還有一個(gè)重要原因是，在數(shù)字系統(tǒng)中， 處理器的控制過(guò)程是離散的，在一個(gè)周期內(nèi)控制器的輸出不能和電機(jī)的反饋同步，采樣時(shí) 刻與控制時(shí)刻之間存在一個(gè)采樣周期的延遲，在第k個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算獲得的數(shù)值在第化+1)個(gè) 周期才作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍 直接轉(zhuǎn)矩控制方法，該控制方法綜合考慮了直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)缺點(diǎn)，在保證電機(jī)可靠運(yùn)行 的情況下，一定范圍內(nèi)有效抑制了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)且又避免了磁鏈滯環(huán)帶來(lái)的本質(zhì)上的脈動(dòng)，彌 補(bǔ)了滯環(huán)控制因一個(gè)采樣周期的延遲而引起的潛在紋波問(wèn)題，達(dá)到了精確地補(bǔ)償磁鏈參考 值與實(shí)際值之間的偏值，有效降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的目的。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0007] -種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，該方法包括如下 步驟：
[000引步驟1、計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩W及反饋磁鏈；
[0009]步驟2、基于前述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩的偏差，W及前述反饋磁鏈與給定磁鏈 偏差，確定下一采樣周期的空間電壓矢量，w補(bǔ)償開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋值與給定值偏差，所 述空間電壓矢量是指兩相靜止郵坐標(biāo)系下的空間電壓矢量；
[0010] 步驟3、調(diào)制前述所確定的空間電壓矢量并輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，W控制開關(guān)磁阻 電機(jī)改變當(dāng)前所輸出的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩W及反饋磁鏈。
[0011] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0012] 前述步驟1中的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩是通過(guò)將開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角度信息W及Ξ 相電流信號(hào)與所設(shè)定的角度電流轉(zhuǎn)矩表進(jìn)行比對(duì)，來(lái)獲得對(duì)應(yīng)的反饋轉(zhuǎn)矩;反饋磁鏈?zhǔn)峭?過(guò)計(jì)算開關(guān)磁阻電機(jī)的Ξ相電流信號(hào)、Ξ相電壓信號(hào)來(lái)獲得對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈所述合成磁鏈 的位置角度信息。
[0013] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0014] 前述步驟2中確定下一控制周期的空間電壓矢量的過(guò)程包括依據(jù)下述公式計(jì)算出 兩相靜止郵坐標(biāo)系下的空間電壓矢量，所述公式為：
[0017] 其中，iKk)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，護(hù)化)為t化)時(shí)刻要達(dá) 到的磁鏈即給定磁鏈，4化-1)為t(k-l)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈， Ts為采樣周期，ΔΘ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中，ΔΘ 之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻 反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則A Θ前的符號(hào)為正，反之則ΔΘ前 的符號(hào)為負(fù)。
[0018] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0019] 所述公式(9)、（10)通過(guò)如下步驟得出：
[0020] 基于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式，即下述公式(1)
[0021] (1)
[0022] 可知所述反饋轉(zhuǎn)矩的加速和減速是由定子磁鏈?zhǔn)噶繘Q定的，即在t化-1)時(shí)刻，若 要使得反饋轉(zhuǎn)矩增加，則需使得定子合成磁鏈4化-1)正向旋轉(zhuǎn)A Θ角度，若要使得反饋轉(zhuǎn)矩 減小，則需使得定子合成磁鏈4化-1)反向旋轉(zhuǎn)A Θ角度；
[0023] 基于上述原理，則確定所述空間電壓矢量需要進(jìn)行如下步驟：
[0024] 首選，確定Δ Θ的飽和限幅，即使得Δ θ< Δ 0max，所述Δ 為在一個(gè)采樣周期Ts中 使定子磁鏈?zhǔn)噶哭D(zhuǎn)過(guò)的最大角度，月
[0025] 其次，確定定子磁鏈?zhǔn)噶吭诳刂浦芷诮Y(jié)束時(shí)的幅值，即使得其幅值等于給定定子 磁鏈護(hù)化)的幅值，對(duì)應(yīng)的公式表示為|iKk) I = I護(hù)I (3);
[0026] 最后，確定護(hù)化)與iKk-1)的關(guān)系，即要使磁鏈空間矢量iKk-1)運(yùn)動(dòng)變化到護(hù)化）， 所需施加的電壓矢量iKk)，在Uk)時(shí)刻，對(duì)應(yīng)的電壓矢量如下式：
[0036] 其中，iKk)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，護(hù)化)為t化)時(shí)刻要達(dá) 到的磁鏈即給定磁鏈，4化-1)為t(k-l)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈， Ts為采樣周期，ΔΘ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中ΔΘ 之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻 反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則A Θ前的符號(hào)為正，反之則ΔΘ前 的符號(hào)為負(fù)。
[0037] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0038] 在步驟3中的調(diào)制前述所確定的空間電壓矢量并輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)的過(guò)程包 括：
[0039] 判斷所確定的兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的空間電壓矢量，下一刻位于哪個(gè)扇區(qū)；
[0040] 基于所確定的扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的基本電壓矢量，獲得相鄰兩相各自對(duì)應(yīng)的 作用時(shí)間Τ;
[0041 ]將所獲得的作用時(shí)間Τ轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)并輸出。
[0042] 本發(fā)明的另一目的是要提供一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，所 述系統(tǒng)，其特征在于，包括：
[0043] 轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器，該轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器能夠計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩；
[0044] 磁鏈觀測(cè)器，該磁鏈觀測(cè)器能夠計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋磁鏈；
[0045] 分別連接所述轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器、磁鏈觀測(cè)器的無(wú)差拍控制器，該無(wú)差拍控制器能夠基 于前述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩的偏差，W及前述反饋磁鏈與給定磁鏈偏差，確定下一采 樣周期的空間電壓矢量，W補(bǔ)償開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋值與給定值偏差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)下一采樣 周期的無(wú)差拍控制;所述空間電壓矢量是指兩相靜止郵坐標(biāo)系下的空間電壓矢量；
[0046] 連接所述無(wú)差拍控制器的空間電壓矢量調(diào)制模塊，該空間電壓矢量調(diào)制模塊能夠 基于所確定的空間電壓矢量輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)；
[0047]連接所述空間電壓矢量調(diào)制模塊的功率變換器，該功率變換器能夠基于所述脈沖 信號(hào)控制開關(guān)磁阻電機(jī)改變當(dāng)前所輸出的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩W及反饋磁鏈；
[004引 W及供電電源。
[0049] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0050] 所述系統(tǒng)還包括能夠檢測(cè)并計(jì)算出開關(guān)磁阻電機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的轉(zhuǎn)子位置角度信息 的角度檢測(cè)器。優(yōu)選的，所述角度檢測(cè)器為光電編碼器。
[0051] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0052] 所述轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器能夠基于所計(jì)算的轉(zhuǎn)子位置角度信息W及Ξ相電流信號(hào)與所設(shè) 定的角度電流轉(zhuǎn)矩表進(jìn)行比對(duì)，來(lái)獲得對(duì)應(yīng)的反饋轉(zhuǎn)矩;所述磁鏈觀測(cè)器能夠根據(jù)霍爾傳 感器所采集的開關(guān)磁阻電機(jī)的Ξ相電流信號(hào)、Ξ相電壓信號(hào)計(jì)算出兩相靜止坐標(biāo)系下的反 饋磁鏈W及合成磁鏈的位置角度信息。
[0053] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0054] 所述無(wú)差拍控制器確定下一控制周期的空間電壓矢量的過(guò)程包括依據(jù)下述公式 計(jì)算出兩相靜止郵坐標(biāo)系下的空間電壓矢量，所述公式為：
[0057]其中，iKk)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，護(hù)化)為t化)時(shí)刻要達(dá) 到的磁鏈即給定磁鏈，4化-1)為t(k-l)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈， Ts為采樣周期，ΔΘ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中ΔΘ 之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻 反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則A Θ前的符號(hào)為正，反之則ΔΘ前 的符號(hào)為負(fù)。
[005引進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0059] 所述公式(9 )、（ 10)通過(guò)如下步驟得出：
[0060] 基于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式，即下述公式(1)
[0061] (1)
[0062] 可知所述反饋轉(zhuǎn)矩的加速和減速是由定子磁鏈?zhǔn)噶繘Q定的，即在t化-1)時(shí)刻，若 要使得反饋轉(zhuǎn)矩增加，則需使得定子合成磁鏈4化-1)正向旋轉(zhuǎn)A Θ角度，若要使得反饋轉(zhuǎn)矩 減小，則需使得定子合成磁鏈4化-1)反向旋轉(zhuǎn)A Θ角度；
[0063] 基于上述原理，則確定所述空間電壓矢量需要進(jìn)行如下步驟：
[0064] 首選，確定Δ Θ的飽和限幅，即使得Δ θ< Δ 0max，所述Δ 為在一個(gè)采樣周期Ts中 使定子磁鏈?zhǔn)噶哭D(zhuǎn)過(guò)的最大角度，月
[0065] 其次，確定定子磁鏈?zhǔn)噶吭诳刂浦芷诮Y(jié)束時(shí)的幅值，即使得其幅值等于給定定子 磁鏈護(hù)化)的幅值，對(duì)應(yīng)的公式表示為|iKk) I = I護(hù)I (3);
[0066]最后，確定護(hù)化)與iKk-1)的關(guān)系，即要使磁鏈空間矢量iKk-1)運(yùn)動(dòng)變化到護(hù)化）， 所需施加的電壓矢量iKk)，在Uk)時(shí)刻，對(duì)應(yīng)的電壓矢量如下式：
[0076] 其中，iKk)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，護(hù)化)為t化)時(shí)刻要達(dá) 到的磁鏈即給定磁鏈，4化-1)為t(k-l)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈， Ts為采樣周期，ΔΘ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中ΔΘ 之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻 反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則A Θ前的符號(hào)為正，反之則ΔΘ前 的符號(hào)為負(fù)。
[0077] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0078] 所述空間電壓矢量調(diào)制模塊包括：
[0079] 扇區(qū)判斷子模塊，該扇區(qū)判斷子模塊能夠判斷所確定的兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的空 間電壓矢量，下一刻位于哪個(gè)扇區(qū)；
[0080] 作用時(shí)間計(jì)算子模塊，該作用時(shí)間計(jì)算子模塊能夠基于所確定的扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的兩 個(gè)相鄰的基本電壓矢量，獲得相鄰兩相各自對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間Τ;
[0081] W及脈沖信號(hào)輸出子模塊，該脈沖信號(hào)輸出子模塊能夠?qū)⑺@得的作用時(shí)間Τ轉(zhuǎn) 化為對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)并輸出。
[0082] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
[0083] 本發(fā)明能夠精確有效地對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩及反饋磁鏈進(jìn)行調(diào)節(jié)控 審IJ，特別是在電機(jī)低速和高速時(shí)，都具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能，解決了傳統(tǒng)控制方法轉(zhuǎn)矩 脈動(dòng)大的問(wèn)題;其之所W能夠?qū)崿F(xiàn)上述效果則是因?yàn)楸景l(fā)明從本質(zhì)上避免了磁鏈滯環(huán)帶來(lái) 的本質(zhì)上的脈動(dòng)，彌補(bǔ)了滯環(huán)控制因一個(gè)采樣周期的延遲而引起的潛在紋波問(wèn)題，并精確 地補(bǔ)償磁鏈參考值與實(shí)際值之間的偏值，從而降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，總之本發(fā)明在諸如伺服控制、 航空航天、電動(dòng)汽車、船舶W及醫(yī)療等對(duì)轉(zhuǎn)矩平滑要求較高的領(lǐng)域均有較好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0084] 圖1為本發(fā)明所述方法對(duì)應(yīng)的步驟流程示意圖；
[0085] 圖2為本發(fā)明所述方法對(duì)應(yīng)的步驟流程例圖；
[0086] 圖3為本發(fā)明所述系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的電路原理例圖；
[0087] 圖4為采樣時(shí)刻Uk-l)與Uk)時(shí)的無(wú)差拍矢量圖；
[0088] 圖5為本發(fā)明的基本空間電壓矢量例圖；
[0089] 圖6為本發(fā)明所述系統(tǒng)對(duì)應(yīng)仿真電路例圖；
[0090] 圖7a為傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)仿真對(duì)應(yīng)的磁鏈波形圖；
[0091 ]圖7b為傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)仿真對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)的仿真圖；
[0092] 圖7c為傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)仿真對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩突變時(shí)的仿真圖；
[0093] 圖8a為磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制-轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)仿真對(duì)應(yīng)的磁鏈波形圖；
[0094] 圖8b為磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制-轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)仿真對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)的仿真圖； [00M]圖8c為磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制-轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)仿真對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩突變時(shí)的仿真圖。
【具體實(shí)施方式】
[0096] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn) 行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0097] 如圖1-圖2所示，本發(fā)明提出了一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制方法， 其特征在于，該方法包括如下步驟：
[0098] 步驟1、計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩W及反饋磁鏈；作為具體實(shí) 例，步驟1中的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩是通過(guò)將開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角度信息W及Ξ相電流信 號(hào)與所設(shè)定的角度電流轉(zhuǎn)矩表進(jìn)行比對(duì)，來(lái)獲得對(duì)應(yīng)的反饋轉(zhuǎn)矩，其中所述轉(zhuǎn)子位置角度 信息由光電編碼器獲得，角度電流轉(zhuǎn)矩表可通過(guò)按照預(yù)先選定的電機(jī)的相應(yīng)參數(shù)W及電機(jī) 模型通過(guò)Matlab仿真試驗(yàn)獲得;反饋磁鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)霍爾傳感器采集開關(guān)磁阻電機(jī)的Ξ相電流 信號(hào)、Ξ相電壓信號(hào)并積分計(jì)算出兩相靜止坐標(biāo)系下的反饋磁鏈私、化W及合成磁鏈的位置 角度信息。
[0099] 步驟2、基于前述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩Tref與反饋轉(zhuǎn)矩的誤差，W及前述反饋 磁鏈與給定磁鏈如ef偏差，確定下一采樣周期的空間電壓矢量，W補(bǔ)償開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋 值與給定值偏差，所述空間電壓矢量是指兩相靜止郵坐標(biāo)系下的空間電壓矢量;其中確定 下一控制周期的空間電壓矢量的過(guò)程包括依據(jù)下述公式計(jì)算出兩相靜止郵坐標(biāo)系下的空 間電壓矢量Ua、化，所述公式為：
[0102]其中，iKk)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，護(hù)化)為t化)時(shí)刻要達(dá) 到的磁鏈即給定磁鏈，iKk-1)為t(k-l)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈， Ts為采樣周期，ΔΘ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中ΔΘ 之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻 反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則A Θ前的符號(hào)為正，反之則ΔΘ前 的符號(hào)為負(fù)。
[0103] 進(jìn)一步的，作為具體實(shí)例，所述公式(9)、（10)通過(guò)如下步驟得出：
[0104] 在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制DTC中，開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式，即下述公式(1)
[0105] (1)
[0106] 因此由式（1)可W得出，通過(guò)控制磁鏈變化率的極性即可實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的控制，因此 可見(jiàn)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)SRM的控制方法定義為下述設(shè)定：
[0107] (1)需要使得定子磁鏈幅值保持一個(gè)常值；
[0108] (2)利用加速或減速定子磁鏈?zhǔn)噶縼?lái)控制相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
[0109] 同時(shí)由公式（1)可知，可知所述反饋轉(zhuǎn)矩的加速和減速是由定子磁鏈?zhǔn)噶繘Q定的， 即在Uk-I)時(shí)刻，若要使得下一刻反饋轉(zhuǎn)矩增加，則需使得定子合成磁鏈iKk-1)正向旋轉(zhuǎn) A Θ角度，若要使得反饋轉(zhuǎn)矩減小，則需使得定子合成磁鏈iKk-1)反向旋轉(zhuǎn)ΔΘ角度；因此可 知，為了確定待發(fā)的空間電壓矢量，則需要做到W下兩點(diǎn)：
[0110] (1)糾正定子磁鏈運(yùn)動(dòng)軌跡與給定圓形軌跡的偏差，使控制周期結(jié)束時(shí)，定子磁鏈 矢量4化)的矢尖落在預(yù)定的磁鏈圓上。
[0111] (2)根據(jù)Uk-i)時(shí)刻轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩偏差確定定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)方向。
[0112] 基于上述原理，則確定所述空間電壓矢量需要進(jìn)行如下步驟：
[0113] 首選，確定Δ Θ的飽和限幅，即使得Δ θ< Δ Θ胃，其中Δ Θ角為一個(gè)給定周期定子合成 磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，由于A Θ角要滿足小于空間電壓矢量在一個(gè)采樣周期Ts中使定子磁鏈?zhǔn)噶哭D(zhuǎn)過(guò) 的最大角度A 0max，而空間電壓矢量的最大幅值只能為馬。冶/2,此最大幅值的空間電壓矢 量在一個(gè)控制周期Ts中能使定子磁鏈?zhǔn)噶哭D(zhuǎn)過(guò)的最大角度關(guān)
[0114] 其次，確定定子磁鏈?zhǔn)噶吭诳刂浦芷诮Y(jié)束時(shí)的幅值，即使得其幅值等于給定定子 磁鏈護(hù)化)的幅值，對(duì)應(yīng)的公式表示為|4化）I = I護(hù)I (3);至此給定定子磁鏈護(hù)化)的幅值和 相對(duì)于iKk-1)的角度A Θ都確定了，則護(hù)化)與iKk-1)的關(guān)系就可W確定。
[0115] 最后，確定護(hù)化)與iKk-1)的關(guān)系，如圖3所示，要使磁鏈空間矢量iKk-1)運(yùn)動(dòng)變化 到護(hù)化），所需施加的電壓矢量iKk)，在Uk)時(shí)刻，對(duì)應(yīng)的電壓矢量如下式：
[0116]
(4)
[0117] 對(duì)應(yīng)的在兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的空間電壓矢量為
[01 別]
(8)
[0122] 將式(7)、（8)代入式(5)、（6)，將可求出所述的空間電壓矢量:即
[0125] 其中，iKk)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，護(hù)化)為t化)時(shí)刻要達(dá) 到的磁鏈即給定磁鏈，4化-1)為t(k-l)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈， Ts為采樣周期，ΔΘ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中ΔΘ 之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻 反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則A Θ前的符號(hào)為正，反之則ΔΘ前 的符號(hào)為負(fù)。
[0126] 步驟3、調(diào)制前述所確定的空間電壓矢量并輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，W控制開關(guān)磁阻 電機(jī)改變當(dāng)前所輸出的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩W及反饋磁鏈;所述調(diào)制前述所確定的空間電壓矢量 并輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)的過(guò)程包括:判斷所確定的兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的空間電壓矢量U 化），下一刻位于哪個(gè)扇區(qū)；基于所確定的扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的基本電壓矢量，獲得相 鄰兩相各自對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間Τ;將所獲得的作用時(shí)間Τ轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)并輸出。進(jìn)一 步的，作為具體實(shí)例，空間電壓矢量iKk)由扇區(qū)的相鄰電壓矢量來(lái)合成，如圖5所示，若判斷 空間電壓矢量落在0扇區(qū)（-V6~V6)，則用化、U6基本電壓矢量來(lái)合成，繼而求得相鄰兩相 的各自作用時(shí)間Τι、T6，其具體求解過(guò)程為根據(jù)伏秒積分守恒得：
[0133] 其中，將所計(jì)算的作用時(shí)間轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)傳遞給功率變換器的開關(guān)管，即可實(shí) 現(xiàn)控制其按照指定的規(guī)則導(dǎo)通即開關(guān)磁阻電機(jī)改變當(dāng)前所輸出的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩W及反饋 磁鏈。
[0134] 本發(fā)明還要提供一種W開關(guān)磁阻電機(jī)為控制對(duì)象的磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制系 統(tǒng)，如圖3,其包括:轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器、磁鏈觀測(cè)器、核屯、部件-無(wú)差拍控制器、空間電壓矢量調(diào)制 模塊、功率變換器W及整個(gè)系統(tǒng)提供電源的供電電源；
[0135] 其中，轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器，能夠計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩;所述轉(zhuǎn)矩 觀測(cè)器能夠基于所計(jì)算的轉(zhuǎn)子位置角度信息W及Ξ相電流信號(hào)與所設(shè)定的角度電流轉(zhuǎn)矩 表進(jìn)行比對(duì)，來(lái)獲得對(duì)應(yīng)的反饋轉(zhuǎn)矩;進(jìn)一步的，所述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩是通過(guò)將開關(guān)磁阻電機(jī) 的轉(zhuǎn)子位置角度信息W及Ξ相電流信號(hào)與所設(shè)定的角度電流轉(zhuǎn)矩表進(jìn)行比對(duì)，來(lái)獲得對(duì)應(yīng) 的反饋轉(zhuǎn)矩，其中所述轉(zhuǎn)子位置角度信息由光電編碼器獲得，角度電流轉(zhuǎn)矩表可通過(guò)按照 預(yù)先選定的電機(jī)的相應(yīng)參數(shù)W及電機(jī)模型通過(guò)Mat 1 ab仿真試驗(yàn)獲得，如下表1，其中橫軸i 為電流，縱軸為轉(zhuǎn)子位置角度9。
[0136] 表1:
[0137] _
[0138] 磁鏈觀測(cè)器能夠計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋磁鏈;所述磁鏈觀測(cè)器能夠 根據(jù)通過(guò)霍爾傳感器采集開關(guān)磁阻電機(jī)的Ξ相電流信號(hào)、Ξ相電壓信號(hào)并積分計(jì)算出兩相 靜止坐標(biāo)系下的反饋磁鏈私、化W及所述合成磁鏈的位置角度信息。
[0139] 分別連接所述轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器、磁鏈觀測(cè)器的無(wú)差拍控制器，該無(wú)差拍控制器能夠基 于前述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩Tref的偏差，W及前述反饋磁鏈與給定磁鏈如ef的偏差，確 定下一采樣周期的空間電壓矢量，W補(bǔ)償開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋值與給定值偏差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 下一采樣周期的無(wú)差拍控制;所述空間電壓矢量是指兩相靜止地坐標(biāo)系下的空間電壓矢量 Ua、化，；所述無(wú)差拍控制器能計(jì)算出下一拍(采樣周期)能精確補(bǔ)償誤差的空間電壓矢量，其 確定下一控制周期的空間電壓矢量的過(guò)程包括依據(jù)下述公式計(jì)算出兩相靜止郵坐標(biāo)系下 的空間電壓矢量，所述公式為：
[0142] 其中，iKk)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，護(hù)化)為t化)時(shí)刻要達(dá) 到的磁鏈即給定磁鏈，4化-1)為t(k-l)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈， Ts為采樣周期，ΔΘ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中ΔΘ 之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻 反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則A Θ前的符號(hào)為正，反之則ΔΘ前 的符號(hào)為負(fù)。
[0143] 進(jìn)一步的，作為本發(fā)明的優(yōu)選，
[0144] 所述公式(9 )、（ 10)通過(guò)如下步驟得出：
[0145] 基于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式，即下述公式(1)
[0146]
(1)
[0147] 其中，i為單相電流，θ為轉(zhuǎn)子位置角度；
[0148] 可知所述反饋轉(zhuǎn)矩的加速和減速是由定子磁鏈?zhǔn)噶繘Q定的，即在t化-1)時(shí)刻，若 要使得反饋轉(zhuǎn)矩增加，則需使得定子合成磁鏈4化-1)正向旋轉(zhuǎn)A Θ角度，若要使得反饋轉(zhuǎn)矩 減小，則需使得定子合成磁鏈4化-1)反向旋轉(zhuǎn)A Θ角度；
[0149] 基于上述原理W及圖4,則確定所述空間電壓矢量需要進(jìn)行如下步驟：
[0150] 首選，確定Δ Θ的飽和限幅，即使得Δ θ< Δ 0max，所述Δ 為在一個(gè)采樣周期Ts中 使定子磁鏈?zhǔn)噶哭D(zhuǎn)過(guò)的最大角度，且
[0151] 其次，確定定子磁鏈?zhǔn)噶吭诳刂浦芷诮Y(jié)束時(shí)的幅值，即使得其幅值等于給定定子 磁鏈護(hù)化)的幅值，對(duì)應(yīng)的公式表示為liKk) I = I護(hù)I (3);
[0152] 最后，確定護(hù)化)與iKk-1)的關(guān)系，即要使磁鏈空間矢量iKk-1)運(yùn)動(dòng)變化到護(hù)化）， 所需施加的電壓矢量iKk)，在Uk)時(shí)刻，對(duì)應(yīng)的電壓矢量如下式：
[0162] 其中，iKk)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，護(hù)化)為t化)時(shí)刻要達(dá) 到的磁鏈即給定磁鏈，4化-1)為t(k-l)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈， Ts為采樣周期，ΔΘ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中ΔΘ 之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻 反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則A Θ前的符號(hào)為正，反之則ΔΘ前 的符號(hào)為負(fù)。
[0163] 連接所述無(wú)差拍控制器的空間電壓矢量調(diào)制模塊-SVM調(diào)制模塊，該空間電壓矢量 調(diào)制模塊能夠基于所確定的空間電壓矢量輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào);所述空間電壓矢量調(diào)制模 塊包括:扇區(qū)判斷子模塊，該扇區(qū)判斷子模塊能夠判斷所確定的兩相靜止郵坐標(biāo)系下的空 間電壓矢量iKk)，下一刻位于哪個(gè)扇區(qū)；作用時(shí)間計(jì)算子模塊，該作用時(shí)間計(jì)算子模塊能夠 基于所確定的扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的基本電壓矢量，獲得相鄰兩相各自對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間 T;W及脈沖信號(hào)輸出子模塊，該脈沖信號(hào)輸出子模塊能夠?qū)⑺@得作用時(shí)間T轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng) 的六路脈沖信號(hào)并輸出。
[0164]進(jìn)一步的，作為具體實(shí)例，空間電壓矢量iKk)由扇區(qū)的相鄰電壓矢量來(lái)合成，如圖 5所示，若判斷空間電壓矢量落在0扇區(qū)（-V6~V6)，則用化、U6基本電壓矢量來(lái)合成，繼而 求得相鄰兩相的各自作用時(shí)間Τ?、Τ6,其具體求解過(guò)程為根據(jù)伏秒積分守恒得：
[0171] 其中，將所計(jì)算的作用時(shí)間轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)傳遞給功率變換器的開關(guān)管。
[0172] 連接所述空間電壓矢量調(diào)制模塊的功率變換器，該功率變換器能夠基于所述脈沖 信號(hào)控制開關(guān)磁阻電機(jī)改變當(dāng)前所輸出的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩W及反饋磁鏈；。進(jìn)一步的，作為具 體實(shí)例，功率變換器采用不對(duì)稱半橋式功率變換器，是連接SR電機(jī)繞組與電源端的紐帶，其 可根據(jù)需要的開關(guān)信號(hào)，控制每相的通斷;進(jìn)而控制開關(guān)磁阻電機(jī)改變當(dāng)前所輸出的電機(jī) 反饋轉(zhuǎn)矩W及反饋磁鏈。
[0173] 下述內(nèi)容為與本發(fā)明對(duì)應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
[0174] 首先選擇MATLAB軟件作為仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用系統(tǒng)，MATLAB軟件是由MathWork公司發(fā)布 的用于科學(xué)計(jì)算的軟件，其全稱是矩陣實(shí)驗(yàn)室(Matrix Laboratory)。它提供了矩陣計(jì)算、 數(shù)值分析、數(shù)據(jù)可視化W及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等許多功能；Simulink是MATLAB 軟件最重要的組件之一，使用者可W在該仿真環(huán)境下進(jìn)行線性或非線性的建模仿真，同時(shí) Simulink為電氣領(lǐng)域的工作者提供了一套完善的建模仿真工具，其中電力系統(tǒng)模型庫(kù) (Power System Blockset)是針對(duì)電氣領(lǐng)域的建模仿真?？陂_發(fā)的模型庫(kù)。
[01巧]本發(fā)明則也是使用化wer System Blockset所提供的電力系統(tǒng)組件W及其他的常 用組件在Simulink中建立基于磁鏈無(wú)差拍的開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制模型并進(jìn)行仿真。 [0176]根據(jù)圖1-圖3的原理，搭建的仿真電路如圖6所示;該仿真過(guò)程具體為:首選，開關(guān) 磁阻電機(jī)采用MA化AB元件庫(kù)里提供的6/4電機(jī)模型，即圖6中的被控電機(jī)。由于電機(jī)模型的 輸出參數(shù)里包含電機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的轉(zhuǎn)矩和各相磁鏈值，仿真中轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器和磁鏈觀測(cè)器模塊 的輸出直接采用了電機(jī)模型的參數(shù)值，但實(shí)際硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器和磁鏈觀測(cè)器是 不可缺少的；
[0177] 其次，由于磁鏈?zhǔn)荢相獨(dú)立磁鏈，因此還需要進(jìn)行Clark 3/2坐標(biāo)變換，求出兩相 靜止坐標(biāo)系下的Fa、Fe，并根據(jù)Fa、Fe計(jì)算出當(dāng)前合成磁鏈旋轉(zhuǎn)角度，一并傳遞給無(wú)差拍控制 器;該根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻磁鏈信息、轉(zhuǎn)矩誤差信息、合成磁鏈旋轉(zhuǎn)角度與給定磁鏈值，計(jì)算出下 一采樣周期要發(fā)的空間電壓矢量；
[0178] 最后SVM模塊即空間矢量調(diào)制模塊，將無(wú)差拍控制器傳遞的空間電壓矢量，轉(zhuǎn)換為 6路脈沖信號(hào)傳遞給圖中的功率變換器，調(diào)制出所需的電壓矢量，實(shí)現(xiàn)無(wú)差拍精確補(bǔ)償控 制。
[0179] 同時(shí)為了清晰比對(duì)出本發(fā)明實(shí)驗(yàn)效果;本例中還對(duì)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制方法進(jìn)行了 比對(duì)實(shí)驗(yàn)，其具體如下：定義紋波轉(zhuǎn)矩的峰值A(chǔ) Τρρ與平均轉(zhuǎn)矩Tav的比值為轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù) Trf，即
[0180]
[0181] 根據(jù)仿真波形如圖7a-圖7c，算得DTC系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)為
[0182]
[0183] 而磁鏈無(wú)差拍開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真過(guò)程為：
[0184] 根據(jù)仿真波形如圖8a-圖8c，算得磁鏈無(wú)差拍系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)系數(shù)為
[0185]
[0186] 我們通過(guò)仿真結(jié)果，可W看出磁鏈無(wú)差拍開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制對(duì)于轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)的抑制尤其是高速下起到了很好的效果;根據(jù)圖7a-圖7c，通過(guò)計(jì)算可知傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩脈 動(dòng)為28%，根據(jù)圖8a-8c，計(jì)算出磁鏈無(wú)差拍系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)為5%，因而可看出磁鏈無(wú)差拍控 制使脈動(dòng)波動(dòng)減小了好幾倍;且雖然傳統(tǒng)DTC系統(tǒng)磁鏈也是圓形，但是明顯看出圓的軌跡寬 度要高于磁鏈無(wú)差拍，可推出磁鏈無(wú)差拍系統(tǒng)磁鏈脈動(dòng)更?。煌瑫r(shí)傳統(tǒng)DTC控制系統(tǒng)對(duì)于突 加負(fù)載情況時(shí)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)增大，而改進(jìn)的無(wú)差拍控制方法，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)基本上維持不變。
[0187] 綜上所述本方案有效的控制了轉(zhuǎn)矩和磁鏈，使系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能良好，解決了傳 統(tǒng)控制方法轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的最小化，有效地控制了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，并且實(shí) 現(xiàn)方法簡(jiǎn)單。
[0188] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加 W等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，該方法包括如下步 驟： 步驟1、計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩以及反饋磁鏈； 步驟2、基于前述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩的偏差，以及前述反饋磁鏈與給定磁鏈偏 差，確定下一采樣周期的空間電壓矢量，以補(bǔ)償開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋值與給定值偏差，所述 空間電壓矢量是指兩相靜止邱坐標(biāo)系下的空間電壓矢量； 步驟3、調(diào)制前述所確定的空間電壓矢量并輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，以控制開關(guān)磁阻電機(jī) 改變當(dāng)前所輸出的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩以及反饋磁鏈。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于： 前述步驟2中確定下一控制周期的空間電壓矢量的過(guò)程包括依據(jù)下述公式計(jì)算出兩相 靜止αβ坐標(biāo)系下的空間電壓矢量，所述公式為：其中，U(k)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，！T(k)為t(k)時(shí)刻要達(dá)到的 磁鏈即給定磁鏈，Φ( k-Ι)為t (k-Ι)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈，1^為 采樣周期，△ Θ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中△ Θ之前 的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻反饋 轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則Α Θ前的符號(hào)為正，反之則ΛΘ前的符 號(hào)為負(fù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于： 所述公式(9)、（ 10)通過(guò)如下步驟得出： 基于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式，即下述公式(1)可知所述反饋轉(zhuǎn)矩的加速和減速是由定子磁鏈?zhǔn)噶繘Q定的，即在t (k-1)時(shí)刻，若要使 得反饋轉(zhuǎn)矩增加，則需使得定子合成磁鏈iKk-l)正向旋轉(zhuǎn)ΔΘ角度，若要使得反饋轉(zhuǎn)矩減 小，則需使得定子合成磁鏈iKk-Ι)反向旋轉(zhuǎn)△ Θ角度； 基于上述原理，則確定所述空間電壓矢量需要進(jìn)行如下步驟： 首選，確定Δ Θ的飽和限幅，即使得Δ θ< Δ 0max，所述Δ 0max為在一個(gè)采樣周期Ts中使定 子磁鏈?zhǔn)噶哭D(zhuǎn)過(guò)的最大角度，其次，確定定子磁鏈?zhǔn)噶吭诳刂浦芷诮Y(jié)束時(shí)的幅值，即使得其幅值等于給定定子磁鏈f (k)的幅值，對(duì)應(yīng)的公式表示為|iKk) I = Ilf I (3); 最后，確定礦(k)與！Kk-1)的關(guān)系，即要使磁鏈空間矢量！Kk-1)運(yùn)動(dòng)變化到礦(k)，所需 施加的電壓矢量u(k)，在t(k)時(shí)刻，對(duì)應(yīng)的電壓矢量如下式：對(duì)應(yīng)的在兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的空間電壓矢量為ita*(k)=it*(k)cos(9土 Δ Θ) (7) it*e(k)=it*(k)sin(9土 Δ Θ) (8) 將式(7)、⑶代入式(5)、（6)，將可求出所述的空間電壓矢量:即其中，U(k)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，！T(k)為t(k)時(shí)刻要達(dá)到的 磁鏈即給定磁鏈，Φ( k-Ι)為t (k-Ι)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈，1^為 采樣周期，△ Θ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中△ Θ之前 的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻反饋 轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則Α Θ前的符號(hào)為正，反之則ΛΘ前的符 號(hào)為負(fù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于： 在步驟3中的調(diào)制前述所確定的空間電壓矢量并輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)的過(guò)程包括： 判斷所確定的兩相靜止邱坐標(biāo)系下的空間電壓矢量，下一刻位于哪個(gè)扇區(qū)； 基于所確定的扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的基本電壓矢量，獲得相鄰兩相各自對(duì)應(yīng)的作用 時(shí)間Τ; 將所獲得的作用時(shí)間Τ轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)并輸出。5. -種開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈無(wú)差拍直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器，該轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器用以計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩； 磁鏈觀測(cè)器，該磁鏈觀測(cè)器用以計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋磁鏈； 分別連接所述轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器、磁鏈觀測(cè)器的無(wú)差拍控制器，該無(wú)差拍控制器用以基于前 述電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩與給定轉(zhuǎn)矩的偏差，以及前述反饋磁鏈與給定磁鏈偏差，確定下一采樣周 期的空間電壓矢量，以補(bǔ)償開關(guān)磁阻電機(jī)的反饋值與給定值偏差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)下一采樣周期 的無(wú)差拍控制;所述空間電壓矢量是指兩相靜止邱坐標(biāo)系下的空間電壓矢量； 連接所述無(wú)差拍控制器的空間電壓矢量調(diào)制模塊，該空間電壓矢量調(diào)制模塊用以基于 所確定的空間電壓矢量輸出對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)； 連接所述空間電壓矢量調(diào)制模塊的功率變換器，該功率變換器用以基于所述脈沖信號(hào) 控制開關(guān)磁阻電機(jī)改變當(dāng)前所輸出的電機(jī)反饋轉(zhuǎn)矩以及反饋磁鏈； 以及供電電源。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于： 所述無(wú)差拍控制器確定下一控制周期的空間電壓矢量的過(guò)程包括依據(jù)下述公式計(jì)算 出兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的空間電壓矢量，所述公式為：其中，U(k)為待計(jì)算的合成定 子電壓矢量即空間電壓矢量，f(k)為t(k)時(shí)刻要達(dá)到的磁鏈即給定磁鏈，iKk-Ι)為t(k-l) 時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈，TS為采樣周期，△ Θ角為一個(gè)給定周期內(nèi) 定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中ΔΘ之前的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩 的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻反饋轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期 需要增加轉(zhuǎn)矩，則Α Θ前的符號(hào)為正，反之則△ Θ前的符號(hào)為負(fù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于： 所述公式(9)、（ 10)通過(guò)如下步驟得出： 基于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式，即下述公式(1)可知所述反饋轉(zhuǎn)矩的加速和減速是由定子磁鏈?zhǔn)噶繘Q定的，即在t (k-1)時(shí)刻，若要使 得反饋轉(zhuǎn)矩增加，則需使得定子合成磁鏈iKk-l)正向旋轉(zhuǎn)ΔΘ角度，若要使得反饋轉(zhuǎn)矩減 小，則需使得定子合成磁鏈iKk-Ι)反向旋轉(zhuǎn)△ Θ角度； 基于上述原理，則確定所述空間電壓矢量需要進(jìn)行如下步驟： 首選，確定Α Θ的飽和限幅，即使得Δ Θ<Δ 0max，所述△ 0max為在一個(gè)采樣周期T沖使定子 磁鏈?zhǔn)噶哭D(zhuǎn)過(guò)的最大角度其次，確定定子磁鏈?zhǔn)噶吭诳刂浦芷诮Y(jié)束時(shí)的幅值，即使得其幅值等于給定定子磁鏈f (k)的幅值，對(duì)應(yīng)的公式表示為|iKk) I = Ilf I (3)； 最后，確定礦(k)與！Kk-1)的關(guān)系，即要使磁鏈空間矢量！Kk-1)運(yùn)動(dòng)變化到礦(k)，所需 施加的電壓矢量u(k)，在t(k)時(shí)刻，對(duì)應(yīng)的電壓矢量如下式：對(duì)應(yīng)的在兩相靜止邱坐標(biāo)系下的空間電壓矢量為ita*(k)=it*(k)cos(9土 Δ Θ) (7) it*e(k)=it*(k)sin(9土 Δ Θ) (8) 將式(7)、⑶代入式(5)、（6)，將可求出所述的空間電壓矢量:即其中，U(k)為待計(jì)算的合成定子電壓矢量即空間電壓矢量，！T(k)為t(k)時(shí)刻要達(dá)到的 磁鏈即給定磁鏈，Φ( k-Ι)為t (k-Ι)時(shí)刻的定子合成磁鏈即該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的反饋磁鏈，1^為 采樣周期，△ Θ角為一個(gè)給定周期內(nèi)定子合成磁鏈旋轉(zhuǎn)的角度，且公式(9)、（10)中△ Θ之前 的正負(fù)號(hào)，根據(jù)給定轉(zhuǎn)矩與反饋轉(zhuǎn)矩的比較誤差結(jié)果確定，若誤差是正，則說(shuō)明該時(shí)刻反饋 轉(zhuǎn)矩小于給定轉(zhuǎn)矩，則下一采樣周期需要增加轉(zhuǎn)矩，則Α Θ前的符號(hào)為正，反之則ΛΘ前的符 號(hào)為負(fù)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于： 所述空間電壓矢量調(diào)制模塊包括： 扇區(qū)判斷子模塊，該扇區(qū)判斷子模塊能夠判斷所確定的兩相靜止αβ坐標(biāo)系下的空間電 壓矢量，下一刻位于哪個(gè)扇區(qū)； 作用時(shí)間計(jì)算子模塊，該作用時(shí)間計(jì)算子模塊能夠基于所確定的扇區(qū)所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相 鄰的基本電壓矢量，獲得相鄰兩相各自對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間Τ; 以及脈沖信號(hào)輸出子模塊，該脈沖信號(hào)輸出子模塊能夠?qū)⑺@得作用時(shí)間Τ轉(zhuǎn)化為對(duì) 應(yīng)的脈沖信號(hào)并輸出。
【文檔編號(hào)】H02P21/20GK106059432SQ201610668602
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月15日 公開號(hào)201610668602.3, CN 106059432 A, CN 106059432A, CN 201610668602, CN-A-106059432, CN106059432 A, CN106059432A, CN201610668602, CN201610668602.3
【發(fā)明人】許愛(ài)德, 何昆侖
【申請(qǐng)人】大連海事大學(xué)