專利名稱：開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)磁阻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，尤其是涉及開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor，簡稱SRM)因結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，制造成本低，調(diào)速范圍寬及效率高等優(yōu)點(diǎn)，使其成為可變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中極具潛力的新成員。然而 SRM由于雙凸板結(jié)構(gòu)和開關(guān)形式供電電源，導(dǎo)致了其不可避免的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)缺點(diǎn)，由此引起的噪聲問題對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)生了阻礙作用。降低SRM轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是當(dāng)前電力傳動(dòng)和電機(jī)控制界的突出問題和研究難點(diǎn)。轉(zhuǎn)矩波動(dòng)現(xiàn)象在高速運(yùn)行時(shí)因脈沖頻率較高，對(duì)一般生產(chǎn)機(jī)械并無影響，也難以覺察，但在SRM在起動(dòng)或低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)頻率降低，其波動(dòng)幅值大，影響也可能隨之加大，嚴(yán)重時(shí)甚至電機(jī)有一種“步進(jìn)”感覺。SRM在起動(dòng)或低速運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)引起的壓降小，電感上升期的時(shí)間長，而電流隨時(shí)間的變化率相當(dāng)大，為避免過大的電流脈沖峰值， 多采用如圖1所示的現(xiàn)有的電流斬波控制模式，即在SRM的一相導(dǎo)通周期內(nèi)，電流的波形控制器在恒定值，電流的有效值被限制在唯一的幅值Im，導(dǎo)通180度電角度，會(huì)出現(xiàn)兩相同時(shí)導(dǎo)通和一相導(dǎo)通產(chǎn)生的如圖2所示的轉(zhuǎn)矩幅值不一樣，本質(zhì)原因是因?yàn)榉蔷€性的轉(zhuǎn)矩特性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，以解決一相導(dǎo)通與兩相同時(shí)導(dǎo)通造成的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)幅值較大的問題。本發(fā)明提供的開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，開關(guān)磁阻電機(jī)的控制模式為電流斬波控制模式，其中當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，將所述電流斬波控制模式中的兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降到預(yù)設(shè)電流幅值，使得兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值接近一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值。所述預(yù)設(shè)電流幅值根據(jù)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值與一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值的接近程度而定。在開關(guān)磁阻電機(jī)的低速狀態(tài)時(shí)，當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，將所述電流斬波控制模式中的兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降到預(yù)設(shè)電流幅值。開關(guān)磁阻電機(jī)的低速狀態(tài)包括起動(dòng)狀態(tài)和低速運(yùn)行狀態(tài)。所述低速運(yùn)行狀態(tài)包括電動(dòng)情況下的低速運(yùn)行狀態(tài)和制動(dòng)情況下的低速運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明一種開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，通過將兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流幅值降到預(yù)設(shè)電流幅值，使得兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值接近一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值，有效地抑制轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的平滑控制。


圖1為開關(guān)磁阻電機(jī)的現(xiàn)有的電流斬波控制模式的各相電流波形；圖2為對(duì)應(yīng)于采用圖1所示的電流斬波控制模式時(shí)的轉(zhuǎn)矩波形；圖3為本發(fā)明開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法中所采用的電流斬波控制模式的各相電流波形；圖4為對(duì)應(yīng)于采用圖3所示的電流斬波控制模式時(shí)的轉(zhuǎn)矩波形。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，開關(guān)磁阻電機(jī)的控制模式為電流斬波控制模式，其中當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，將所述電流斬波控制模式中的兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降到預(yù)設(shè)電流幅值，使得兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值接近一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值。如圖3、圖4所示，采用電流斬波控制模式對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，當(dāng)一相導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通區(qū)間的電流幅值為Im，當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，將兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降到預(yù)設(shè)電流幅值Id，使得兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值接近一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值。具體地，如在0-60度導(dǎo)通區(qū)間，A相和C相同時(shí)導(dǎo)通，A相和C相在0-60度導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降至預(yù)設(shè)電流幅值Id，A相和C相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波形如圖4中的CA段所示；在60-120 度導(dǎo)通區(qū)間，只有A相導(dǎo)通，A相在60-120度導(dǎo)通區(qū)間的電流幅值Lii保持不變，A相導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波形如圖4中的A段所示；在120-180度導(dǎo)通區(qū)間，A相和B相同時(shí)導(dǎo)通，A相和B相在120-180度導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降至預(yù)設(shè)電流幅值Id，A相和B相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波形如圖4中的AB段所示；在180-240度導(dǎo)通區(qū)間，只有B相導(dǎo)通，B相在60-120 度導(dǎo)通區(qū)間的電流幅值Lii保持不變，B相導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波形如圖4中的B段所示；在 240-300度導(dǎo)通區(qū)間，B相和C相同時(shí)導(dǎo)通，B相和C相在240-300度導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降至預(yù)設(shè)電流幅值Id，B相和C相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波形如圖4中的BC段所示；在 300-360度導(dǎo)通區(qū)間，只有C相導(dǎo)通，C相在300-360度導(dǎo)通區(qū)間的電流幅值加保持不變， C相導(dǎo)通時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波形如圖4中的C段所示；至此0-360度一周循環(huán)完畢，后續(xù)進(jìn)入一個(gè)新的循環(huán)周期。兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流降至的預(yù)設(shè)電流幅值可以根據(jù)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值與一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值的接近程度而定?？梢酝ㄟ^實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、仿真等方法得到。較佳地，通過適當(dāng)降低兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通區(qū)間的電流幅值，能夠?qū)崿F(xiàn)一相導(dǎo)通和兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)轉(zhuǎn)矩的幅值一致。本發(fā)明提供的開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法適用于低速狀態(tài)下要求轉(zhuǎn)矩較平滑的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。在開關(guān)磁阻電機(jī)的低速狀態(tài)時(shí)，當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，將所述電流斬波控制模式中的兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降到預(yù)設(shè)電流幅值。開關(guān)磁阻電機(jī)的低速狀態(tài)可以為起動(dòng)狀態(tài)或低速運(yùn)行狀態(tài)。起動(dòng)狀態(tài)時(shí)，采用本發(fā)明能夠解決一相導(dǎo)通和兩相同時(shí)導(dǎo)通造成的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)幅值較大的問題，能明顯地抑制起動(dòng)狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)的平穩(wěn)起動(dòng)。低速運(yùn)行狀態(tài)可以為電動(dòng)情況下的低速運(yùn)行狀態(tài)，或制動(dòng)情況下的低速運(yùn)行狀態(tài)。電動(dòng)情況下的低速運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，采用本發(fā)明能夠解決一相導(dǎo)通和兩相同時(shí)導(dǎo)通造成的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)幅值較大的問題，能明顯地抑制電動(dòng)情況下低速運(yùn)行狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)在低速運(yùn)行狀態(tài)下的平穩(wěn)運(yùn)行。制動(dòng)情況下的低速運(yùn)行狀態(tài)，采用本發(fā)明能夠解決一相導(dǎo)通和兩相同時(shí)導(dǎo)通造成的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)幅值較大的問題，能明顯地抑制制動(dòng)情況下低速運(yùn)行狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)磁阻電機(jī)的平穩(wěn)制動(dòng)。綜上，本發(fā)明提供的開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，通過將兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流幅值降到預(yù)設(shè)電流幅值，使得兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值接近一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值，有效地抑制轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的平滑控制。最后應(yīng)說明的是以上所述為本發(fā)明的最佳實(shí)施方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此，在本發(fā)明所示下，任何人任何與本發(fā)明相同或近似的產(chǎn)品和做法，都落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，開關(guān)磁阻電機(jī)的控制模式為電流斬波控制模式，其特征在于，當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，將所述電流斬波控制模式中的兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降到預(yù)設(shè)電流幅值，使得兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值接近一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)電流幅值根據(jù)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值與一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值的接近程度而定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，其特征在于，在開關(guān)磁阻電機(jī)的低速狀態(tài)時(shí)，當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，將所述電流斬波控制模式中的兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降到預(yù)設(shè)電流幅值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，其特征在于，開關(guān)磁阻電機(jī)的低速狀態(tài)包括起動(dòng)狀態(tài)和低速運(yùn)行狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，其特征在于，所述低速運(yùn)行狀態(tài)包括電動(dòng)情況下的低速運(yùn)行狀態(tài)和制動(dòng)情況下的低速運(yùn)行狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平滑控制方法，開關(guān)磁阻電機(jī)的控制模式為電流斬波控制模式，其中當(dāng)兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，將所述電流斬波控制模式中的兩相導(dǎo)通區(qū)間的電流分別降到預(yù)設(shè)電流幅值，使得兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值接近一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值。本發(fā)明使得兩相同時(shí)導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值接近一相導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)矩幅值，有效地抑制轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，減小了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的平滑控制。
文檔編號(hào)H02P6/10GK102545743SQ201010607099
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者蔣哲, 馬良玉, 高超 申請(qǐng)人:北京中紡銳力機(jī)電有限公司