本發(fā)明涉及電機的控制方法，特別涉及一種開關(guān)磁阻電機低轉(zhuǎn)矩脈動的控制方法。

背景技術(shù)：

開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單、可以長時間工作在惡劣環(huán)境下；各相單獨供電，可構(gòu)成極高的可靠性系統(tǒng)；高啟動轉(zhuǎn)矩、低起動電流；可以通過機和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計滿足各種特殊使用要求等眾多優(yōu)點，使得開關(guān)磁阻電機具有很好的發(fā)展與應(yīng)用。然而由于開關(guān)磁阻電機的雙凸極結(jié)構(gòu)和各相單獨工作的特殊性，導(dǎo)致開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)矩脈動大，存在較嚴(yán)重的噪聲問題，從而限制了開關(guān)磁阻電機的廣泛應(yīng)用，如何降低開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動是目前開關(guān)磁阻電機需要解決的難題。

現(xiàn)有技術(shù)中，通過改變開關(guān)磁阻電機的勵磁方案來抑制電機的轉(zhuǎn)矩脈動，開關(guān)磁阻電機的勵磁方案有單相勵磁、雙相勵磁以及單雙混合勵磁三種方案。單相勵磁在換相的時候會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩降落，雙相勵磁則會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩沖擊，單雙混合勵磁雖然是結(jié)合了單相與雙相勵磁兩種方案，但是依然無法抑制轉(zhuǎn)矩脈動大的問題，因此，對電機轉(zhuǎn)動脈動控制的研究很重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種開關(guān)磁阻電機低轉(zhuǎn)矩脈動的控制方法，本發(fā)明可進一步降低電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，減小電機噪聲。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種開關(guān)磁阻電機低轉(zhuǎn)矩脈動的控制方法，具體包括以下步驟：

步驟一）檢測電機的轉(zhuǎn)速信號，并將其與給定的轉(zhuǎn)速參考值送入速度調(diào)節(jié)器進行運算，得到電流參考值I*；

步驟二）檢測電機的轉(zhuǎn)矩脈動信號△T，并將其與給定的轉(zhuǎn)矩脈動信號參考值一起送入轉(zhuǎn)矩脈動調(diào)節(jié)器進行運算，得出勵磁相重疊角△θ和勵磁相電流縮小系數(shù)c；

步驟三）檢測電機的位置；

步驟四）將電流參考值I*、勵磁相重疊角△θ、勵磁相電流縮小系數(shù)c和檢測的電機位置送入勵磁相選擇器運算得出勵磁相電流Iref；

步驟五）轉(zhuǎn)矩脈動的控制：改變△θ、c，輸出新的勵磁相電流，控制電機的運轉(zhuǎn)，并循環(huán)以上步驟；

其中，步驟一、步驟二和步驟三是同步進行的，0<c<1。

作為本發(fā)明的進一步改進，步驟三中，電機運轉(zhuǎn)時確定勵磁相電流的方法，具體地為，將各相勵磁相電流Iref進行分配：各相前二分之一的勵磁相角度減少△θ且對應(yīng)的勵磁相電流值為I2，各相后二分之一的勵磁相角度增大△θ且對應(yīng)的勵磁相電流值為I1；其中，I2與I1的比例縮小，縮小系數(shù)為c，即c=I2/I1。

步驟五中，轉(zhuǎn)矩脈動的控制方法，具體地為，將勵磁相電流Iref和檢測到的實際相電流Iphase送入電流調(diào)節(jié)器輸出新的占空比，將該占空比輸出給電機驅(qū)動電路，控制電機的運轉(zhuǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對勵磁相分配角度△θ和勵磁相電流縮小系數(shù)c的不斷調(diào)節(jié)，減小轉(zhuǎn)矩脈動信號△T，本發(fā)明簡單可行，可有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動，降低電機噪聲，本發(fā)明可應(yīng)用于開關(guān)磁阻電機的低轉(zhuǎn)矩紋波的控制工作中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的控制原理框圖。

圖2為本發(fā)明中以五相電機為例的電機驅(qū)動電路原理圖。

圖3為本發(fā)明中五相電機的初始位置下各相參考電流與勵磁相角度的關(guān)系圖。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)中五相電機的初始位置下各相參考電流與勵磁相角度的關(guān)系圖。

圖5為本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)中五相電機中加入不同的勵磁相分配角度△θ和勵磁相電流縮小系數(shù)c下對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩脈動曲面圖。

圖6為本發(fā)明中以五相電機為例的c=0.2且不同勵磁相分配角度△θ下對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩特性圖。

圖7為本發(fā)明中以五相電機為例的c=0.4且不同勵磁相分配角度△θ下對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩特性圖。

圖8為本發(fā)明中以五相電機為例的c=0.6且不同勵磁相分配角度△θ下對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩特性圖。

圖9為本發(fā)明中以五相電機為例的c=0.8且不同勵磁相分配角度△θ下對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩特性圖。

具體實施方式

如圖1～9所述，本發(fā)明提供一種開關(guān)磁阻電機低轉(zhuǎn)矩脈動的控制方法，具體包括以下步驟（如圖1所示）：

步驟一）檢測電機的轉(zhuǎn)速信號，并將其與給定的轉(zhuǎn)速參考值送入速度調(diào)節(jié)器進行運算，得到電流參考值I*；

步驟二）檢測電機的轉(zhuǎn)矩脈動信號△T，并將其與給定的轉(zhuǎn)矩脈動信號參考值一起送入轉(zhuǎn)矩脈動調(diào)節(jié)器進行運算，得出勵磁相重疊角△θ和勵磁相電流縮小系數(shù)c；

步驟三）檢測電機的位置；

步驟四）將電流參考值I*、勵磁相重疊角△θ、勵磁相電流縮小系數(shù)c和檢測的電機位置送入勵磁相選擇器運算得出勵磁相電流Iref；

步驟五）轉(zhuǎn)矩脈動的控制：改變△θ、c，輸出新的勵磁相電流，控制電機的運轉(zhuǎn)，并循環(huán)以上步驟；

其中，步驟一、步驟二和步驟三是同步進行的，0<c<1。

步驟三中，電機運轉(zhuǎn)時確定勵磁相電流的方法，具體地為，將各相勵磁相電流Iref進行分配：各相前二分之一的勵磁相角度減少△θ且對應(yīng)的勵磁相電流值為I2，各相后二分之一的勵磁相角度增大△θ且對應(yīng)的勵磁相電流值為I1；其中，I2與I1的比例縮小，縮小系數(shù)為c，即c=I2/I1；

步驟五中，轉(zhuǎn)矩脈動的控制方法，具體地為，將勵磁相電流Iref和檢測到的實際相電流Iphase送入電流調(diào)節(jié)器輸出新的占空比，將該占空比輸出給電機驅(qū)動電路，控制電機的運轉(zhuǎn)。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的控制方法作進一步說明。

如圖2~5所示，以五相開關(guān)磁阻電機為例，本發(fā)明中的電機驅(qū)動電路包括電源、與電源并聯(lián)連接的5個結(jié)構(gòu)相同的相電路，單個相電路包括第一二極管D1、第一功率開關(guān)管M1、第二二極管D2、第二功率開關(guān)管M2以及第一電感L1，第一二極管D1的負極與電源的正極連接，第一二極管D1的正極與第一功率開關(guān)管M1的發(fā)射極連接，第一功率開關(guān)管M1的集電極與電源的負極連接，第一電感L1的一端接第一二極管D1和第一功率開關(guān)管M1之間的電極點，第二二極管D2的正極與電源的負極連接，第二二極管D2的負極與第二功率開關(guān)管M2的集電極連接，第二功率開關(guān)管M2的發(fā)射極與電源的正極連接，第一電感L1的另一端接在第二二極管D2和第二功率開關(guān)管M2之間的電極點；另外，需要說明的是，其它開關(guān)磁阻電機中，也可使用本實施例所舉的電機驅(qū)動電路，只需要改變相電路的數(shù)量即可，相電路的數(shù)量與電機的相數(shù)相同。

各相前二分之一的勵磁相角度中的勵磁相電流I2為后二分之一勵磁相角度中勵磁相電流I1的c倍（0<c<1），I1為固定電流值，勵磁相電流I2和I1下對應(yīng)的勵磁相角度分別為4.5 o -△θ、4.5 o +△θ（各相參考電流與勵磁相角度的關(guān)系，如圖3所示）；

現(xiàn)有技術(shù)中，各相前二分之一的勵磁相角度中的勵磁相電流I2為后二分之一勵磁相角度中勵磁相電流I1的d倍，d為任意取的固定系數(shù)值且0<d<1，勵磁相電流I2和I1下對應(yīng)的勵磁相角度均為4.5 o（各相參考電流與勵磁相角度的關(guān)系，如圖4所示）；

△θ=0對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩脈動區(qū)域所示，即勵磁相電流按照圖4所示勵磁相角度進行分配時，電機運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩脈動較大；如圖5中，△θ≠0、c∈（0,1）對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩脈動區(qū)域所示，加入勵磁相分配角度△θ和縮小系數(shù)c對電機進行控制，此時的轉(zhuǎn)矩脈動為特定的勵磁相分配角度△θ和縮小系數(shù)c進行控制的結(jié)果，不同勵磁相分配角度△θ對應(yīng)不同的縮小系數(shù)c即可獲得最小轉(zhuǎn)矩脈動，電機運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩脈動相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，轉(zhuǎn)矩脈動得到了有效抑制，本發(fā)明中的勵磁相分配角度△θ和縮小系數(shù)c是根據(jù)轉(zhuǎn)矩脈動的大小進行實時調(diào)節(jié)的，經(jīng)過實時調(diào)整后的轉(zhuǎn)矩脈動會進一步得到有效抑制。

為了更加直觀的看出本發(fā)明控制轉(zhuǎn)矩脈動的效果，本發(fā)明給出了圖6～圖9，其中，圖6～圖9的任一圖中橫坐標(biāo)為電機的轉(zhuǎn)子位置，縱坐標(biāo)為轉(zhuǎn)矩；圖6中，c=0.2，對應(yīng)不同勵磁相分配角度△θ下的轉(zhuǎn)矩特性；圖7中，c=0.4，對應(yīng)不同勵磁相分配角度△θ下的轉(zhuǎn)矩特性；圖8中，c=0.6，對應(yīng)不同勵磁相分配角度△θ下的轉(zhuǎn)矩特性；圖9中，c=0.8，對應(yīng)不同勵磁相分配角度△θ下的轉(zhuǎn)矩特性； 相同的勵磁相電流縮小系數(shù)的情況下，可以發(fā)現(xiàn)通過改變△θ可以抑制轉(zhuǎn)矩脈動；改變勵磁相電流縮小系數(shù)，在相同的勵磁相分配角度△θ下，轉(zhuǎn)矩脈動得到有效抑制；另外，對照圖6～圖9可以看出，相同勵磁相分配角度△θ對應(yīng)不同的勵磁相電流縮小系數(shù)時，電機的轉(zhuǎn)矩特性也不同，即調(diào)節(jié)勵磁相電流縮小系數(shù)時也能達到抑制電機轉(zhuǎn)矩脈動的效果，而本發(fā)明中加入勵磁相分配角度△θ和縮小系數(shù)c對電機進行控制，不同勵磁相分配角度△θ對應(yīng)不同的縮小系數(shù)c即可獲得最小轉(zhuǎn)矩脈動，電機運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩脈動相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，轉(zhuǎn)矩脈動得到了有效抑制，本發(fā)明中的勵磁相分配角度△θ和縮小系數(shù)c是根據(jù)轉(zhuǎn)矩脈動的大小進行實時調(diào)節(jié)的，經(jīng)過實時調(diào)整后的轉(zhuǎn)矩脈動會進一步得到有效抑制。

綜上所述，本發(fā)明通過勵磁相分配角度△θ和縮小系數(shù)c控制轉(zhuǎn)矩脈動具有顯著的技術(shù)效果，能進一步降低電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動，可有效降低電機噪聲，本發(fā)明可應(yīng)用于開關(guān)磁阻電機的低轉(zhuǎn)矩紋波的控制工作中。

不局限于上述實施例，本發(fā)明還適用于其他相數(shù)的開關(guān)磁阻電機，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在發(fā)明的保護范圍內(nèi)。