[发明专利]基于扇区分配的开关磁阻电机模型预测转矩控制系统

权利要求书

1.一种基于扇区分配的开关磁阻电机模型预测转矩控制系统，其特征在于包括：

位置传感器模块、速度PI控制器、导通角计算模块、扇区分配模块、预选电压矢量模块、转矩预测模块、评价函数模块和功率变换器；

所述位置传感器模块实时检测电机运行过程中的实际转子位置角度；

所述速度PI控制器根据电机给定转速与实际转速的差值经过PI控制输出参考转矩值；

所述导通角计算模块根据不同的给定转速和负载转矩值、通过导通角计算函数求取最优的开通角和关断角；

所述扇区分配模块接收导通角计算模块传送的开通角和关断角、以及位置传感器模块传送的实际转子位置角度，根据接收到的信息对扇区进行动态分配并判断所处的扇区位置；

所述预选电压矢量模块接收扇区分配模块传送的扇区位置信息，根据扇区位置在电压矢量表中预选出两个作用完全相反的电压矢量，将该两个电压矢量分别用来增加转矩和减小转矩；

所述转矩预测模块对两个预选电压矢量进行转矩预测，根据母线电压、相电流和实际转子位置角度通过查表插值法得到下一时刻的预测转矩值；

所述评价函数模块计算参考转矩与预测转矩的差值，并选出差值最小对应的电压矢量传送至功率变换器；

所述功率变换器采用不对称半桥式的变换器来控制开关磁阻电机运行。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：其特征在于：所述导通角计算模块根据不同的转速值和负载转矩值实时改变开通角和关断角的大小，电机的开通角θ_on和关断角θ_off需要满足如下公式：

θ_off-θ_on≤2π/(N_r·m) (3)

其中，m为电机的相数，N_r为转子极数；

忽略绕组压降，开关磁阻电机的相电压方程如公式(4)所示，在开通角θ_on和定转子刚重叠的位置θ_1u位置对公式(4)两边进行积分得到公式(5)，通过磁链和转矩反查表得到公式(6)；

U_k＝dψ/dt＝(dψ/dθ)·ω (4)

其中，T_1u为转子位置为θ_1u对应的参考转矩值，ψ(θ_1u,T_1u)为转矩和转子位置分别为T_1u和θ_1u对应的磁链值，ψ(θ_on,T_on)约等于0，根据公式(6)推导出开通角的计算公式，如公式(7)所示，对于一台三相12/8电机，根据公式(3)可选取关断角的计算公式，如公式(8)所示

θ_off＝θ_on+15°。 (8)

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述扇区分配模块根据导通角计算模块输出的开通角和关断角的值进行动态分配。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述预选电压矢量模块根据扇区位置在电压矢量表中预选出两个作用完全相反的电压矢量，其中两个电压矢量分别用来增加和减小转矩值。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述转矩预测模块在每个采样周期只需计算两个电压矢量对应的下一时刻的预测总转矩值。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述评价函数模块在每个采样周期只需要对两个电压矢量对应的转矩差值进行比较，选出差值最小的电压矢量传送至功率变换器、从而控制开关磁阻电机的运行。