[发明专利]磁链与电流联合抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法与系统

说明书

本发明是一种磁链与电流联合抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法与系统通过基于偏差预处理的磁链双权值神经网络的磁链增量PID控制得到参考磁链，通过基于偏差预处理的电流双权值神经网络的电流增量PID控制得到参考电流；磁链分配与电流分配得到三相参考电流与磁链，配合输入二维滞环控制器，得到恒转矩下有效的开关量。本系统信号处理器含有相关各运算模块和电流、磁链分配模块及二维滞环控制器。信号处理器接受电流和位置传感器信号，经各模块运算，得二维滞环控制器开关量，控制功率驱动器驱动SRM运行。实现输出电流收敛到参考电流，与此同时，输出磁链收敛到参考磁链，实现开关磁阻电机总转矩脉动的有效控制。

技术领域

本发明涉及新能源汽车驱动用开关磁阻电机的控制技术领域，具体为一种磁链与电流联合抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法与系统。

背景技术

开关磁阻电机SRM(Switched Reluctance Motor，SRM)为双凸极电机，定子有集中绕组，转子既无绕组亦无永磁体，其运动由定、转子间气隙磁阻的变化而产生，具有结构坚固、机电能量转换效率高、调速范围宽、成本低廉等诸多优点。然而其双凸极结构、开关供电方式等因素致使其转矩脉动问题尤为突出，限制其在振动和噪声问题要求高的领域的应用与推广，故抑制开关磁阻电机的转矩脉动的抑制为近年的研究热点。

为了抑制SRM转矩脉动，国内外进行了多方面的研究，取得大量的研究成果。SRM控制系统是通过电流的电磁感应产生磁场来带动转子运转，故目前的控制策略以电流和磁链的控制为主，基于电流的控制策略主要分两种：(1)转矩分配控制TSF(Torque SharingFunction,TSF)策略，参考转矩经分配后求得三相参考电流，通过参考电流与输出电流的偏差形成滞环的一维逻辑约束，使输出电流收敛到参考电流，间接抑制转矩脉动。(2)为简化转矩分配中三相转矩到三相电流的求解过程，提出电流分配控制策略，通过对运算顺序的转换，先求出总参考电流,再分配参考电流，将三相转矩到三相电流的三维拟合算法简化为总转矩-电流的一维拟合算法；在转矩分配控制的基础上提出了电流分配控制CSF(CurrentSharing Function,CSF)，简化了三相电流的求解过程，提升了拟合转矩电流非线性关系算法的工作效率。

基于磁链的控制策略主要分为两类：(1)直接转矩控制DTC(Direct TorqueControl,DTC)策略，通过磁链偏差与转矩偏差联合形成滞环控制的二维逻辑约束，得到有效的开关量，用于减小转矩脉动。文献将直接转矩控制DTC的思想引入到SRM，通过转矩闭环控制和磁链闭环控制的联合控制实现减少转矩脉动的目的，但存在参考磁链值不易得到且换相突变未能有效解决的缺陷；(2)磁链分配控制策略，文献为避免引入转矩与电流的非线性关系，而引入磁链分配FSF控制，直接采用磁链滞环控制非线性较强的磁链，使瞬时磁链有效跟踪参考磁链，进而减小转矩脉动。采用直接瞬时转矩控制策略DITC(DirectInstantaneous Torque Control,DITC)，相对DTC而言，该方法无需磁链环，直接使用基于转矩偏差一维约束的滞环控制器，产生每相开关信号。有的文献对比分析了直接转矩控制DTC和转矩分配TSF控制两种控制策略的控制效果，在磁链特性未知的情况下，转矩分配控制的控制效果更明显。另有文献对比分析了转矩分配控制TSF与直接瞬时转矩控制DITC以及电流斩波控制的控制效果，在有限元电机模型下，转矩分配控制的转矩脉动最小且控制结构简单。故相对而言，分配控制的控制效果更好。总之，上述总体控制方案大体分为两个大类:(1)通过转矩和磁链偏差的二维逻辑约束实现直接转矩控制；(2)在处理换相突变的问题上，采用分配控制策略。两种方案均在抑制SRM转矩脉动有一定效果，但DTC未考虑换相突变问题，而电流和转矩分配控制只考虑突变问题，在滞环控制约束上未考虑磁链的非线性。

总之，SRM磁链的强非线性使其模型难以准确获得，传统转矩分配控制将非线性问题线性化处理，致使输出转矩脉动过大，常规PID控制参数固定，无法随控制对象参数变化及时调整，难以达到期望精度，需要设计一种新的开关磁阻电机转矩脉动的抑制方法。

发明内容