[发明专利]一种电励磁双凸极电机提前换相角自优化控制方法

说明书

本发明公开一种电励磁双凸极电机提前换相角自优化控制方法，属于电机控制技术领域。该方法以电机稳态运行状态下获得最大输出转矩/电流比为目标，将提前换相角度作为调节量，以转速环输出的给定电流为反馈实现电励磁双凸极电机的最优提前角换相。初始设定一提前换相角度θ_Oini，得到在该提前换相角度下的电流给定I_R，通过比较当前电流给定I_R(k)与前一换相角下的电流给定I_R(k‑1)的大小关系确定提前换相角θ_O的变化方向，如此往复，使得系统以最小电流下运行于该稳定状态。本方法无需电机、负载参数即可寻找到电励磁双凸极电机的最优提前换相角，增加了换相阶段的转矩输出，降低了转矩脉动，提高了系统效率。

技术领域

本发明涉及一种电励磁双凸极电机提前换相角自优化控制方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

电励磁双凸极电机是一种新型无刷直流电机，具有结构简单可靠、控制灵活、容错性能好、适用于恶劣工况的优点，在航空、风力发电等领域具有广阔的应用前景。电励磁双凸极电机基本的“三相三拍”导通模式在电感最大处进行换相，电流变化小，换相持续时间长，会引起较大的转矩跌落，在中高速阶段反电势幅值较大，该转矩跌落尤为明显。提前换相能够加快电流变化率，减小换相时间，是一种可行的提高电励磁双凸极电机换相转矩的途径，目前，不少学者提出多种提前角度换相的控制方法。

戴卫力等公开的“双凸极电机提前角度控制方法及其电路”(中国，公开日：2016年11月15日，公开号：1862946)专利中公开了一种双凸极电机提前角度控制方法及其电路，其通过对位置信号倍频实现提前角度控制，一定程度上提高了系统转矩输出。但该方法需要增加额外硬件电路，且没有给出系统提前换相角度的选取方法。

王寅等公开的“三相双凸极无刷直流电机的控制方法和驱动系统”(中国，公开日：2015年3月16日，公开号：104716878A)专利中公开了一种设置提前换相角、提前开通角、滞后关断角的双凸极电机控制方法，提高了双凸极电机驱动系统的输出功率和工作效率。但其增加了多个导通状态，增加了控制的复杂性，多个状态的切换需要设置一定死区，一定程度上降低了系统效率，且其没有给出提前换相角、提前开通角、滞后关断角的选取方法，实施困难。

刘星等公开的“电励磁双凸极电动机三相六拍控制策略研究”(中国电机工程学报，2013年4月25日，第33卷，第12期，138-145页)论文中介绍了一种“三相六拍”控制策略，其在主电路上下管开通时间同时提前一个角度开通的基础上，再将主电路上管各提前另一个角度开通和关断，以增加电励磁双凸极电机的输出转矩。但其控制角度选取与电机参数、负载等多个物理量相关，实际实施过程复杂。

目前诸多学者通过对电励磁双凸极电机提前换相、增加导通状态来增加转矩输出，但换相角度的选取与电机参数、负载状况等多个物理量相关，实际运行中各个参数变化且难以直接测量，增加了实施难度；且多个导通状态的切换增加了功率器件的开关损耗，死区时间的设置降低了双凸极电机系统的效率。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种电励磁双凸极电机提前换相角自优化控制方法。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种电励磁双凸极电机提前换相角自优化控制方法，包括如下步骤：

步骤1，根据电励磁双凸极电机当前转速n、给定转速n^*的差值Δn与设定转速稳态阀值ε的关系得到提前换相角自优化控制使能信号，若使能，则开始提前换相角自优化控制，进行步骤2，否则继续执行步骤1；