[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

说明书

本公开提供了一种基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法及系统，所述方案采用神经网络算法对开关磁阻电机关断角进行寻优：在电机调速过程中设定开通角为定值，设定关断角变化范围及负载转矩的变化范围，在电机全速范围中选择部分代表性转速，进行电机控制试验，获得转矩脉动率最小值下的最优关断角以及相应的相电流峰值和电机转速，并作为神经网络训练的样本数据；同时，给定角速度与电机实际转速做差后经PID调节输出转矩分配函数的参考转矩，各相转矩分配函数与参考转矩相乘得各相对应的期望转矩，采用转矩滞环控制使各相转矩跟踪期望转矩；所述方案采用神经网络算法优化关断角，结合转矩分配函数，可在大转速范围内实现电机转矩脉动最小化。

技术领域

本公开涉及开关磁阻电机控制技术领域，尤其涉及基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

开关磁阻电机在牵引系统、工业和采矿、家用电器、运动控制以及汽车、航空航天以及飞机系统等应用中受到越来越多的关注，因其具有以下固有优势：(1)电机结构：SRM具有简单而坚固的双凸极定子/转子结构，连续相的线圈之间没有重叠，转子既没有绕组也没有永磁体，定子极上有集中绕组；因此，电机易于安装，非常适合高速、高振动、高温、恶劣环境等；(2)对于功率变换器：基于不对称桥的功率变换器可以避免传统逆变器的直通故障，使各相完全独立；因此，系统更加可靠，具有良好的容错能力；(3)控制方面：可以利用电流斩波控制(CCC)、脉宽调制(PWM)控制、角度位置控制(APC)等多种控制方法来控制斩波电流和开关角度。

由于开关磁阻电机本体的双凸极结构和磁路的严重饱和而造成了严重的非线性以及变参数、变结构，由此带来的转矩脉动、电机振动、噪声以及易遭受外部干扰等问题尤为明显，因此仅用传统调节很难实现对开关磁阻电机的理想控制，极大影响了系统的可靠性和安全性。限制了它在伺服控制等领域的广泛应用。

针对SRM转矩脉动大的问题，现在有直接转矩控制、转矩分配函数控制、PWM斩波调压控制、电流斩波控制等。这些控制方法都能在很大程度上抑制SRM的转矩脉动，其中转矩分配函数法(TSF)是目前应用较为广泛的一类控制方法。为了减少转矩波动，TSF法调节各个相的转矩，在所有相之间分配参考转矩，使合成瞬时转矩跟踪由位置闭环或速度闭环控制器输出的指令转矩。

发明人发现，传统的TSF法采用固定的开关角度，仅在低速运行区有良好的转矩脉动抑制效果。随着转速升高，运动电动势增大，对应一定大小的相绕组外加电压，所能获得的相电流随转子位置的最大变化率将减小。若在较高速运行时，相绕组外加电压所能提供的相电流最大变化率达不到跟踪期望电流的要求，TSF法抑制转矩脉动的效果则较差。因此，优化开关角对于提高TSF法的效率和适用的转速范围非常重要。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提供了一种基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法及系统，所述方案采用神经网络算法优化关断角，结合转矩分配函数，可在大转速范围内实现电机转矩脉动最小化。

根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法，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，通过给定转速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；

根据转子位置信息值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；

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。