[发明专利]基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法，其特征在于，包括：

获取电机各相转子位置信息及各相电流值；

通过转速设定模块设定给定转速，根据转子位置信息计算电机当前转速，通过给定角速度与电机当前转速作差，获得速度偏差，并输入速度控制器进行PID调节，输出转矩分配函数的参考转矩；

根据转子位置和电流值获得各相转矩反馈信号；

各相转矩分配函数与所述参考转矩相乘得到各相对应的期望转矩，其中，所述转矩分配函数中的关断角参数利用神经网络算法根据电机转速、相电流峰值以及转矩脉动率进行优化求解；神经网络模型的输入为电机转速、通电绕组相电流峰值以及转矩脉动率，输出为转矩脉动最小化时的关断角；

采用转矩滞环控制使各相转矩跟踪所述期望转矩，实现转矩脉动最小化。

2.如权利要求1所述的基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法，其特征在于，所述速度控制器输出的参考矩阵如下所示：

其中，e为给定速度与反馈速度之差，k_p为比例系数，k_i为积分时间常数，k_d为微分时间常数。

3.如权利要求1所述的基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法，其特征在于，所述转矩反馈信号根据转子位置和相电流采用外推插值方法查询转矩-角位置-相电流表获得，而所述转矩-角位置-相电流表数据则根据电机有限元仿真获得。

4.如权利要求1所述的基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法，其特征在于，所述转矩分配函数为关于开通角、关断角、换相相电流重叠角的函数，这里采用立方型转矩分配函数法，在一个转子角周期τ_r内，第l相转矩的立方型分配函数为

其中，θ为转子位置，θ_on为开通角，θ_off为关断角，θ_ov为相邻两相的换相重叠角。

5.如权利要求1所述的基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法，其特征在于，所述滞环控制中滞环宽度2△T取值为0.02N*m，避免其值过小时开关频率过高引起过大开关损耗。

6.如权利要求1所述的基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法，其特征在于，为了量化电机转矩脉动，定义转矩脉动率k_T为：

其中，T_max、T_min分别为合成瞬时转矩的最大值、最小值；T_avg为合成转矩的平均值。

7.如权利要求1所述的基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法，其特征在于，所述神经网络模型的训练数据是通过测试电机不同的运行工况，获得转矩脉动最小化时的关断角、电机转矩以及相绕组电流峰值，作为神经网络训练的样本数据。

8.一种基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制系统，其特征在于，包括：

转子位置检测模块，其用于获取电机各相转子位置信息；

相电流检测模块，其用于获取电机各相电流信息；

速度控制模块，其用于通过转速设定模块设定给定转速，根据转子位置信息计算电机当前转速，通过给定角速度与电机当前转速作差，获得速度偏差，并输入速度控制器进行PID调节，输出转矩分配函数的参考转矩；

转矩估算模块，其用于根据转子位置和电流值获得各相转矩反馈信号；

期望矩阵求解模块，其用于各相转矩分配函数与所述参考转矩相乘得到各相对应的期望转矩，其中，所述转矩分配函数中的关断角参数利用神经网络算法根据电机转速、相电流峰值以及转矩脉动率进行优化求解；神经网络模型的输入为电机转速、通电绕组相电流峰值以及转矩脉动率，输出为转矩脉动最小化时的关断角；

滞环控制模块，其用于采用转矩滞环控制使各相转矩跟踪所述期望转矩，实现转矩脉动最小化。

9.一种开关磁阻电机，其特征在于，包括如权利要求8所述的一种基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制系统，且执行如权利要求1-7任一项所述的一种基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法。