[发明专利]基于遗传算法和转矩分配函数的开关磁阻电机控制方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法和转矩分配函数的开关磁阻电机控制方法，用于降低开关磁阻电机运行时的转矩脉动，具体步骤：首先由位置检测模块检测位置信息θ，电流检测模测得电流信息i，速度计算模块通过位置信息θ计算出实际转速ω_r；转矩估算模块根据θ和i计算出各相的实际转矩T_a、T_b、T_c、T_d；然后遗传算法模块根据T_a、T_b、T_c、T_d和θ得出开通角θ_on和关断角θ_off；其次转速PI根据给定转速ω^*_r和实际转速ω_r，得出给定转矩T_ref；转矩分配模块根据T_ref、θ_on、θ_off和θ分配开关磁阻电机的各相参考转矩T^*_a、T^*_b、T^*_c、T^*_d；滞环控制器通过比较T^*_a、T^*_b、T^*_c、T^*_d和T_a、T_b、T_c、T_d产生开关信号；最后功率变换器根据开关信号，来控制开关磁阻电机。本发明结合遗传算法和转矩分配函数，可以有效减小开关磁阻电机运行时的转矩脉动。

技术领域

本发明属于开关磁阻电机的控制技术领域，具体涉及一种基于遗传算法和转矩分配函数的开关磁阻电机控制方法。

背景技术

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)是结构最简单的电机，相较于其他类型的电机，其驱动系统具有许多独特的优点。首先，其电机本体结构简单，只在定子极上有绕组，而转子上无绕组，也无永磁体，这种结构特别适用于高速驱动、高温、振动等恶劣场合使用。其次，开关磁阻电机的开关元件与绕组相串联，从而避免了两个开关元件直通的危险，从而提高了驱动系统的可靠性。除此之外，开关磁阻电机还具有可控参数多、调速性能好、高起动转矩和低起动电流等特点。然而，由于开关磁阻电机本身就是一个时变、非线性的系统。磁阻转矩是定子电流和转子位置的非线性函数，加之开关形式的供电电源，导致其转矩脉动要比其他系统严重。由此引起的瞬时转矩脉动，电机噪声、振动等问题是限制开关磁阻电机驱动系统在诸如伺服器驱动和家用电器等低速平稳运行场合下应用的主要障碍。因此，对开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究一直受到人们的高度重视，各国学者在转矩脉动抑制方面也提出了许多方法，取得了较显著的成果。

减小转矩脉动的方法主要有两种：一种方法是优化电机的电磁设计，另一种方法是从电机控制角度来实现转矩脉动的最小化。开关磁阻电机的转矩脉动一般出现在换相时，这是由于换相时，当前相关断，不再产生电磁转矩，而下一相导通，不能产生足够的转矩而造成的。在传统的控制方式下，开关磁阻电机将产生明显的转矩脉动，由此将造成转速的上下波动，对于驱动高精度的控制系统装置，此种控制方式难以满足要求。针对开关磁阻电机的转矩脉动的抑制，从电机控制角度来说主要有直接转矩控制，转矩分配函数控制，微步控制等方法。在实际研究中，转矩分配函数控制相对效果较好，转矩分配函数控制，实质上是通过定义每相的转矩分配函数，来合理地分配各相的电磁转矩，以求瞬时转矩之和为一恒定值，然后对各相加以适当的控制策略以实现电机的高性能控制。