[发明专利]一种开关磁阻电机制动转矩闭环控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机制动闭环控制系统及方法，特别是一种开关磁阻电机制动转矩闭环控制系统及方法。

背景技术

开关磁阻电机系统结构坚固耐用、启动转矩大而启动电流小、在较宽的转速和转矩工作区具有较高的系统效率、故障容错能力强，是电动车理想的电机驱动系统之一，开关磁阻电机系统四象限运行方便，通过后推功率变换器主开关开通角和关断角，让电机相电流主要出现在相电感下降区，电流产生制动转矩，同时将电机与负载的机械能量转换成电能回馈到电源，实现再生制动控制。将开关磁阻电机系统应用于电动车驱动，为了提高车辆加减速动态性能，须实时跟踪主控制给定的制动转矩命令，提高开关磁阻电机驱动系统的制动响应速度，制动转矩闭环控制是当前开关磁阻电机系统的技术难题之一。

发明内容

本发明的目的是要提供一种开关磁阻电机制动转矩闭环控制系统及方法，该闭环控制系统及方法开关频率低、开关损耗小、响应速度快、控制精度高、制动转矩脉动小、能量回馈效率高的制动转矩闭环控制方法。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括：闭环控制系统及控制方法；

该闭环控制系统包括：低速转矩调节器、高速转矩调节器、模式选择器、电流调节器、第一角度优化控制器、第二角度优化控制器和转矩估计器；模式选择器的输出端分别与低速转矩调节器和高速转矩调节器的输入端连接，低速转矩调节器和高速转矩调节器的输出端分别与电流调节器和第二角度优化控制器的输入端连接，电流调节器和第二角度优化控制器的输出端通过不对称半桥功率变换器与开关磁阻电机连接，开关磁阻电机的实际相电流i(t)信号分别连接到电流调节器和转矩估计器的输入端；开关磁阻电机的实际相电压u(t)信号连接到转矩估计器的输入端，转矩估计器的输出端反馈到模式选择器的输入端；第一角度优化控制器的输出端与电流调节器的输入端连接，开关磁阻电机的转子位置信号P、Q和R分别与电流调节器、第二角度优化控制器和模式选择器的输入端连接。

所述的低速转矩调节器由前馈环节和PI调节器组成，给定制动转矩值T_ref通过前馈环节与反馈环节连接，转矩误差值ε_T通过PI调节器与反馈环节连接，反馈环节输出为给定相电流值i_ref。

所述的转矩估计器由磁链积分器、磁共能积分器、采样保持器、过零检测器、第一乘法器和第二乘法器组成，第一乘法器通过反馈环节与磁链积分器的输入端连接，磁链积分器的输出端通过磁共能积分器与采样保持器的输入端连接，采样保持器的输出端与第二乘法器的输入端连接，第二乘法器的输出端输出实际制动转矩估计值T_est；实际相电流i(t)信号同时连接到第一乘法器、磁共能积分器和过零检测器的输入端，过零检测器的输出端分别与磁链积分器、磁共能积分器和采样保持器的输入端连接。

所述的电流调节器由滞环控制器、单次触发比较器和两个三输入与门组成，实际相电流i(t)信号同时与滞环控制器和单次触发比较器的一输入端连接，给定相电流值i_rcf信号同时与滞环控制器和单次触发比较器的另一输入端连接，滞环控制器的输出端与一个与门的一个输入端连接；单次触发比较器的输出端与另一个与门的一个输入端连接；第一角度优化控制器的输出端分别与二个与门的一个输入端连接，转子位置信号P、Q和R分别与二个与门的一个输入端连接和单次触发比较器的一个输入端连接，其中一个与门的输出端输出Q₁、Q₃或Q₅信号，另一个与门的输出端输出Q₂、Q₄或Q₆信号。