CN107453672B - 分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，本方法在设定的平均转矩基础上，算出电机转矩实时的转矩偏差，根据转矩—电流关系式，将转矩偏差折算到电流偏差，求出各相非线性电流补偿值。利用注入分段化的谐波电流叠加到矩形参考电流上，通过确定谐波注入大小及相应分段谐波电流系数，从而更精确控制该区间电流波形的形态，在电流斩波控制下，进而改变电机的转矩输出，改善开关磁阻电机在运行中因换相期间相电流的波动而造成电机转矩脉动的问题。本发明在电流斩波控制下可较好的实现抑制转矩脉动的目标，使得该制算法具有广泛的通用性与可移植性。

Description

分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法

技术领域

本发明涉及大中型电动汽车电动机的控制领域，具体涉及一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法。

背景技术

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，SRM)具有起动转矩大，调速范围好，频繁正反转起动，控制灵活，效率高，机械特性可以满足不同负载的要求，逐渐成为现代驱动调速领域的热点之一。但由于开关磁阻电机的双凸极结构、高度非线性的电磁特性以及开关式供电特性，使得电机运行时具有较大的转矩脉动及噪声。由于开关磁阻电机电磁特性非线性强，一直以来都未搭建出符合控制要求的数学模型，传统的电机线性控制方法无法精确用于开关磁阻电机转矩脉动的抑制。因此研究和抑制开关磁阻电机运行于基速以下时的转矩脉动成为拓宽电机运用的关键技术问题。

目前为止，降低开关磁阻电机转矩脉动的控制策略又可分为两种研究方向：一种为控制电机瞬时合成转矩的直接控制策略；另一种为通过控制电机相电流间接控制转矩输出。

文献“Torque ripple minimization in a switched reluctance motor byoptimum harmonic current injection”(“注入最佳谐波电流降低开关磁阻电机转动”——JM Stephenson，A Hughes，R Mann 2001年IEEE电力应用发表)中提出通过向矩形参考电流中叠加不同次数的谐波电流而改变参考电流波形形态，从而实现抑制开关磁阻电机转矩脉动的目的。且该文献提出的控制策略对电转矩脉动抑制具有一定的效果，且策略具有简单、软件易实现等特点。

现有技术存在的主要问题是：

1、电流斩波控制策略同时也存在以下突出问题：在电机一相导通周期内，电流的有效值被限制在唯一的幅值。根据电机的运行过程可知，在电感上升开始区和上升结束区电感变化率较小，而恰是在这两个区间电流也是上升和下降的过程，故电机转到换相位置时，当前一关断相电流下降速率与下一开通相电流上升速率不等时，换相时段的合成电流将产生相对脉动，从而造成一相绕组在开始导通和续流期间输出瞬时转矩值变化，致使合成输出转矩波形出现严重的转矩脉动。

2、最佳谐波电流注入控制策略在实际应用中仍难以得到完全符合理论计算的理想的电流波形形态，依旧存在转矩的过补偿和欠补偿问题，导致电机转矩脉动的抑制效果与理论分析有所出入，因此转矩脉动的优化效果也无法达到最佳。

发明内容

本发明鉴于现有谐波注入抑制开关磁阻电机转矩脉动抑制策略存在的缺点，提出了一种基于分段多次谐波电流注入抑制电机转矩脉动的控制方法。本发明设计的一种注入分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，以现有的开关磁阻电机线性电感模型的电磁转矩数学表达式计算电机基本相电流。给定电机平均参考转矩，由实测的瞬时转矩与参考转矩做差值计算，将偏差转矩通过折算出对应相非线性补偿电流值。再将上述计算出的相补偿电流等效成多次不同幅值下的分段谐波电流，并将等效的谐波电流叠加到矩形基本控制电流上，补偿由于换相期间由于电流波动而引起的电机转矩的脉动，达到减小换相时转矩脉动的目的。

为了实现上述目标，本发明提供了一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表

根据开关磁阻电机本体设计参数建立电机模型，包括：

将开关磁阻电机一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间均分为H份，得到转子电角度数组为D，D＝{θ_n|θ_n＝n*p，n＝0,1,…H}，0°≤θ_n≤360°，其中p为将一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间均分的转子电角度差值，H为将一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间按照p差值均分得到的转子电角度份数，将转子电角度数组D中的H份转子电角度记为θ_n，n为转子电角度数组D中转子电角度θ_n按从小到大排序所对应的转子电角度序列号，n＝0,1,…H；

将开关磁阻电机磁链范围均分为K份，得到磁链数组F，F＝{ψ_m|ψ_m＝m*z，m＝0,1,…K}，0≤ψ_m≤ψ_max，其中z为磁链均分的磁链差值，K为磁链按照z差值均分得到的磁链份数，将磁链数组F中的K份磁链记为ψ_m，m为磁链数组F中的磁链ψ_m按从小到大排序所对应的磁链序列号，m＝0,1,…K，ψ_max为开关磁阻电机所允许的最大磁链；

根据开关磁阻电机转子电角度数组D及磁链数组F获得电机相电流数组I；I＝{i_n,m|n＝0,1,…H；m＝0,1,…K}，i_n,m为转子电角度θ_n和磁链ψ_m所对应的相电流；

再由开关磁阻电机转子电角度数组D、磁链数组F和电机相电流数组I的一一对应关系，利用开关磁阻电机任一运行点P处的瞬时电磁转矩方程获取开关磁阻电机转矩特性其中T_P为开关磁阻电机任一运行点P处的瞬时电磁转矩，进而获取开关磁阻电机相转矩数组T；由上获得的开关磁阻电机转子电角度数组D，相电流数组I及相转矩数组T，拟合出开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表；

步骤2，参数设定及数据获取

设定开关磁阻电机的开通角θ_on、关断角θ_off；

设定开关磁阻电机矩形初始参考电流为I_ref；

开关磁阻电机运转时由位置传感器采集获得开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)，电流传感器采集获得对应的开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)，x＝a,b,c，x表示开关磁阻电机三相绕组编号，即a相，b相，c相；

根据步骤1中拟合出的开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表，由开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)及对应的开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)，通过查找转矩-电流-位置三维数据表得出对应的开关磁阻电机第k周期相转矩T_x(k)，x＝a,b,c；

步骤3，判定导通状态

利用步骤2中测定的开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)以及设定开关磁阻电机的开通角θ_on、关断角θ_off，经过换相控制单元确定第k周期开关磁阻电机的导通相，具体为：换相控制单元根据开关磁阻电机第x相对应的开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)，判断此开关磁阻电机第x相是否处于导通区间，若开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)位于开关磁阻电机的开通角θ_on和关断角θ_off之间时，则开关磁阻电机第x相处于导通区间，即第x相为导通相，记为开关磁阻电机第k周期导通相x，否则开关磁阻电机第x相处于关断区间，x＝a,b,c；

步骤4，计算相电流偏差

设定参考转矩T_ref，将T_ref与步骤2中获得的开关磁阻电机第k周期相转矩T_x(k)做差值计算得到开关磁阻电机第k周期相转矩偏差ΔT_x(k)：

ΔT_x(k)＝T_ref–T_x(k)

则开关磁阻电机第k周期导通相x的相电流偏差ΔI_x(k)为：

其中L_x(k)为开关磁阻电机第k周期导通相x的转子电角度θ(k)处相电感，x＝a,b,c；

步骤5，高次分段谐波电流的注入

向开关磁阻电机第k周期导通相x的矩形初始参考电流I_ref中注入e次谐波电流，并将e次谐波电流等分成e段来补偿开关磁阻电机第k周期导通相x的相电流偏差ΔI_x(k)，开关磁阻电机第k周期导通相x的分段谐波电流补偿值的表达式为：

其中A_e,s(k)为开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数，e为开关磁阻电机注入的谐波次数，e＝3,5,7,9,11，s＝1,2…e，x＝a,b,c，θ_s(k)表示开关磁阻电机第k周期内注入e次谐波中第s段电机转子电角度区间范围，ω为开关磁阻电机转子电角速度，ω＝dθ(k)/dt，t表示开关磁阻电机运行的时间量；

步骤6，计算控制电流

设开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流为I_x(k)，x＝a,b,c，开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流I_x(k)由步骤5所得开关磁阻电机第k周期导通相x的分段谐波电流补偿值与步骤2设定的开关磁阻电机矩形初始参考电流I_ref叠加：

步骤7，实际电流的跟踪

设定开关磁阻电机电流斩波控制滞环环宽为i_h，根据开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)和开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流I_x(k)，控制方式如下：

4)当i_x(k)>I_x(k)+i_h/2，开关磁阻电机主开关器件关断；

5)当I_x(k)-i_h/2≤i_x(k)≤I_x(k)+i_h/2，开关磁阻电机主开关器件保持不变；

6)当i_x(k)<I_x(k)-i_h/2，开关磁阻电机主开关器件导通；

步骤8、设定开关磁阻电机围绕参考转矩T_ref值允许的最大转矩正偏差值为ΔT_max，判断是否满足|ΔT_x(k)|≤ΔT_max，若满足则确定该控制电流I_x(k)并实施控制，否则重复上述步骤2-8，直至满足|ΔT_x(k)|≤ΔT_max。

优选地，所述开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数A_e,s(k)的确定如下：

设定开关磁阻电机围绕参考转矩T_ref值允许的最大转矩正偏差值为ΔT_max，开关磁阻电机第(k-1)周期相转矩偏差为ΔT_x(k-1)，按以下3种情况修正开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数A_e,s(k)数值：

d)当ΔT_x(k-1)>ΔT_max时，A_e,s(k)在ΔT_x(k-1)的基础上减少一个步长；

e)当-ΔT_max≤ΔT_x(k-1)≤ΔT_max时，A_e,s(k)＝A_e,s(k-1)；

f)当ΔT_x(k-1)<-ΔT_max时，A_e,s(k)在ΔT_x(k-1)的基础上增加一个步长。

优选地，所述开关磁阻电机注入的谐波次数e的确定如下：

设开关磁阻电机第k周期初次注入的谐波次数为e₀，在该注入的谐波下，经过500个周期的标幺化谐波系数A_e,s(k)调节后，算出开关磁阻电机第(k+500)周期相转矩偏差ΔT_x(k+500)，并按以下2种情况修正开关磁阻电机注入的谐波次数e的数值：

c)当|ΔT_x(k+500)|≤ΔT_max，则e＝e₀；

d)当|ΔT_x(k+500)|＞ΔT_max，则e在e₀的基础上增加一个步长。

本发明公开的分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，通过确定注入谐波电流次数大小及修改导通相区间分段谐波电流标幺化系数，精确控制该区间电流波形的形态，在电流斩波控制下改进电机转矩的输出。与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1)当开关磁阻电机在基速以下转速运行时，新的控制策略能有效的抑制转矩脉动；

2)加入分段的谐波注入补偿因子，改变电机的参考电流波形更为灵活有效，控制策略简单易实现。

3)若注入更高次分段谐波电流，并有效选取合适的谐波系数，可达到更理想的谐波抑制效果。

附图说明

图1是本发明分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法中控制系统结构框图。

图2是本发明分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法的总体流程图。

图3是本发明分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法中相电流及其合成电流示意图。

图4是本发明分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法中注入分段谐波电流示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

本发明的实例提供了一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，克服了传统谐波电流注入控制策略的缺点，精确地弥补电流参考值与实际值之间的偏差，优化驱动电机的参考电流波形形态，间接减小开关磁阻电机的转矩脉动。

本发明的硬件电路应包括提供直流供电电源、位置传感器、电流传感器、功率变换器、电机控制器和开关磁阻电机。

图1为实施本发明的开关磁阻电机抑制转矩脉动闭环控制系统示意图。该电路方案包括电流传感器、位置传感器、功率变换器、PI速度控制器、PI电流控制器、PWM控制器和开关磁阻电机。本发明公开的一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，根据对开关磁阻电机参数辨识得到开关磁阻电机转子电角度数组D、相电流数组I及相转矩数组T，以及在线检测的转子电角度θ(k)、相电流值i_x(k)、和计算得到相转矩偏差ΔT_x(k)并转换为相电流偏差ΔI_x(k)，经过分段式谐波电流注入确定开关磁阻电机导通相控制电流I_x(k)和驱动状态，以控制开关磁阻电机，使电机转矩脉动得到抑制。

图2是本发明的开关磁阻电机相电流补偿的控制实施示意图。

图3为电机换相时相电流波形示意图，开关磁阻电动机在换相区域，当前一关断相电流下降速率与下一开通相电流上升速率不等时，换相时段的合成电流将产生相对脉动。

图4是本发明分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法中注入分段谐波电流示意图。本实施例以矩形参考电流叠加3次3段谐波电流分区间改变开关磁阻电机参考电流为例。

参见图1、图2、图3、图4，实施本发明提出的一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法的基本步骤如下：

步骤1，建立开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表

根据开关磁阻电机本体设计参数建立电机模型，包括：

将开关磁阻电机一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间均分为H份，得到转子电角度数组为D，D＝{θ_n|θ_n＝n*p，n＝0,1,…H}，0°≤θ_n≤360°，其中p为将一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间均分的转子电角度差值，H为将一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间按照p差值均分得到的转子电角度份数，将转子电角度数组D中的H份转子电角度记为θ_n，n为转子电角度数组D中转子电角度θ_n按从小到大排序所对应的转子电角度序列号，n＝0,1,…H；

将开关磁阻电机磁链范围均分为K份，得到磁链数组F，F＝{ψ_m|ψ_m＝m*z，m＝0,1,…K}，0≤ψ_m≤ψ_max，其中z为磁链均分的磁链差值，K为磁链按照z差值均分得到的磁链份数，将磁链数组F中的K份磁链记为ψ_m，m为磁链数组F中的磁链ψ_m按从小到大排序所对应的磁链序列号，m＝0,1,…K，ψ_max为开关磁阻电机所允许的最大磁链；

根据开关磁阻电机转子电角度数组D及磁链数组F获得电机相电流数组I；I＝{i_n,m|n＝0,1,…H；m＝0,1,…K}，i_n,m为转子电角度θ_n和磁链ψ_m所对应的相电流；

再由开关磁阻电机转子电角度数组D、磁链数组F和电机相电流数组I的一一对应关系，利用开关磁阻电机任一运行点P处的的瞬时电磁转矩方程获取开关磁阻电机转矩特性其中T_P为开关磁阻电机任一运行点P处的瞬时电磁转矩，进而获取开关磁阻电机相转矩数组T；由上获得的开关磁阻电机转子电角度数组D，相电流数组I及相转矩数组T，拟合出开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表。

步骤2，参数设定及数据获取

设定开关磁阻电机的开通角θ_on、关断角θ_off；

设定开关磁阻电机矩形初始参考电流为I_ref；

开关磁阻电机运转时由位置传感器采集获得开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)，电流传感器采集获得对应的开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)，x＝a,b,c，x表示开关磁阻电机三相绕组编号，即a相，b相，c相；

根据步骤1中拟合出的开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表，由开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)及对应的开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)，通过查找转矩-电流-位置三维数据表得出对应的开关磁阻电机第k周期相转矩T_x(k)，x＝a,b,c；

在本实施例中，位置传感器为旋转变压器，电流传感器为霍尔元件。

步骤3，判定导通状态

利用步骤2中测定的开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)以及设定开关磁阻电机的开通角θ_on、关断角θ_off，经过换相控制单元确定第k周期开关磁阻电机的导通相，具体为：换相控制单元根据开关磁阻电机第x相对应的开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)，判断此开关磁阻电机第x相是否处于导通区间，若开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)位于开关磁阻电机的开通角θ_on和关断角θ_off之间时，则开关磁阻电机第x相处于导通区间，即第x相为导通相，记为开关磁阻电机第k周期导通相x，否则开关磁阻电机第x相处于关断区间，x＝a,b,c；

步骤4，计算相电流偏差

设定参考转矩T_ref，将T_ref与步骤2中获得的开关磁阻电机第k周期相转矩T_x(k)做差值计算得到开关磁阻电机第k周期相转矩偏差ΔT_x(k)：

ΔT_x(k)＝T_ref–T_x(k)

则开关磁阻电机第k周期导通相x的相电流偏差ΔI_x(k)为：

其中L_x(k)为开关磁阻电机第k周期导通相x的转子电角度θ(k)处相电感，x＝a,b,c；

步骤5，高次分段谐波电流的注入

向开关磁阻电机第k周期导通相x的矩形初始参考电流I_ref中注入e次谐波电流，并将e次谐波电流等分成e段来补偿开关磁阻电机第k周期导通相x的相电流偏差ΔI_x(k)，开关磁阻电机第k周期导通相x的分段谐波电流补偿值的表达式为：

其中A_e,s(k)为开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数，e为开关磁阻电机注入的谐波次数，e＝3,5,7,9,11，s＝1,2…e，x＝a,b,c，θ_s(k)表示开关磁阻电机第k周期内注入e次谐波中第s段电机转子电角度区间范围，ω为开关磁阻电机转子电角速度，即ω＝dθ(k)/dt，t表示开关磁阻电机运行的时间量。

在本实施例中，取e＝3，图4为开关磁阻电机第k周期注入不同谐波系数的3次分段谐波电流示意图。显然在实际应用中，通过改变波形系数取值，就可以实时改变注入谐波电流的效果。

其中，开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数A_e,s(k)的确定步骤如下：

设定开关磁阻电机围绕参考转矩T_ref值允许的最大转矩正偏差值为ΔT_max，开关磁阻电机第(k-1)周期相转矩偏差为ΔT_x(k-1)，按以下3种情况修正开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数A_e,s(k)数值：

a)当ΔT_x(k-1)>ΔT_max时，A_e,s(k)在ΔT_x(k-1)的基础上减少一个步长；

b)当-ΔT_max≤ΔT_x(k-1)≤ΔT_max时，A_e,s(k)＝A_e,s(k-1)；

c)当ΔT_x(k-1)<-ΔT_max时，A_e,s(k)在ΔT_x(k-1)的基础上增加一个步长。

在本实施例中，标幺化谐波系数A_e,s(k)系数的修改值变动步长为0.01。

开关磁阻电机注入的谐波次数e的确定如下：

设开关磁阻电机第k周期初次注入的谐波次数为e₀，在该注入的谐波下，经过500个周期的标幺化谐波系数A_e,s(k)调节后，算出开关磁阻电机第(k+500)周期相转矩偏差ΔT_x(k+500)，并按以下2种情况修正开关磁阻电机注入的谐波次数e的数值：

e)当|ΔT_x(k+500)|≤ΔT_max，则e＝e₀；

f)当|ΔT_x(k+500)|＞ΔT_max，则e在e₀的基础上增加一个步长。

在本实施例中，开关磁阻电机谐波次数e的修改值变动步长为2。

步骤6，计算控制电流

设开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流为I_x(k)，x＝a,b,c，开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流I_x(k)由步骤5所得开关磁阻电机第k周期导通相x的分段谐波电流补偿值步骤2设定的开关磁阻电机矩形初始参考电流I_ref叠加：

步骤7，实际电流的跟踪

设定开关磁阻电机电流斩波控制滞环环宽为i_h，根据开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)和开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流I_x(k)，控制方式如下：

1)当i_x(k)>I_x(k)+i_h/2，开关磁阻电机主开关器件关断，电机相电流i_x(k)

下降；

2)当I_x(k)-i_h/2≤i_x(k)≤I_x(k)+i_h/2，开关磁阻电机主开关器件保持不变；

3)当i_x(k)<I_x(k)-i_h/2，开关磁阻电机主开关器件导通，电机相电流i_x(k)上升。

步骤8、设定开关磁阻电机围绕参考转矩T_ref值允许的最大转矩正偏差值为ΔT_max，判断是否满足|ΔT_x(k)|≤ΔT_max，若满足则确定该控制电流I_x(k)并实施控制，否则重复上述步骤2-8，直至满足|ΔT_x(k)|≤ΔT_max。

Claims (3)

1.一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表

根据开关磁阻电机本体设计参数建立电机模型，包括：

将开关磁阻电机一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间均分为H份，得到转子电角度数组为D，D＝{θ_n|θ_n＝n*p，n＝0,1,…H}，0°≤θ_n≤360°，其中p为将一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间均分的转子电角度差值，H为将一个转子电周期对应的转子电角度0°到360°区间按照p差值均分得到的转子电角度份数，将转子电角度数组D中的H份转子电角度记为θ_n，n为转子电角度数组D中转子电角度θ_n按从小到大排序所对应的转子电角度序列号，n＝0,1,…H；

将开关磁阻电机磁链范围均分为K份，得到磁链数组F，F＝{ψ_m|ψ_m＝m*z，m＝0,1,…K}，0≤ψ_m≤ψ_max，其中z为磁链均分的磁链差值，K为磁链按照z差值均分得到的磁链份数，将磁链数组F中的K份磁链记为ψ_m，m为磁链数组F中的磁链ψ_m按从小到大排序所对应的磁链序列号，m＝0,1,…K，ψ_max为开关磁阻电机所允许的最大磁链；

根据开关磁阻电机转子电角度数组D及磁链数组F获得电机相电流数组I；I＝{i_n,m|n＝0,1,…H；m＝0,1,…K}，i_n,m为转子电角度θ_n和磁链ψ_m所对应的相电流；

再由开关磁阻电机转子电角度数组D、磁链数组F和电机相电流数组I的一一对应关系，利用开关磁阻电机任一运行点P处的瞬时电磁转矩方程获取开关磁阻电机转矩特性其中T_P为开关磁阻电机任一运行点P处的瞬时电磁转矩，进而获取开关磁阻电机相转矩数组T；由上获得的开关磁阻电机转子电角度数组D，相电流数组I及相转矩数组T，拟合出开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表；

步骤2，参数设定及数据获取

设定开关磁阻电机的开通角θ_on、关断角θ_off；

设定开关磁阻电机矩形初始参考电流为I_ref；

开关磁阻电机运转时由位置传感器采集获得开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)，电流传感器采集获得对应的开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)，x＝a,b,c，x表示开关磁阻电机三相绕组编号，即a相，b相，c相；

根据步骤1中拟合出的开关磁阻电机转矩-电流-位置三维数据表，由开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)及对应的开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)，通过查找转矩-电流-位置三维数据表得出对应的开关磁阻电机第k周期相转矩T_x(k)；

步骤3，判定导通状态

利用步骤2中测定的开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)以及设定开关磁阻电机的开通角θ_on、关断角θ_off，经过换相控制单元确定第k周期开关磁阻电机的导通相，具体为：换相控制单元根据开关磁阻电机第x相对应的开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)，判断此开关磁阻电机第x相是否处于导通区间，若开关磁阻电机第k周期电机转子电角度θ(k)位于开关磁阻电机的开通角θ_on和关断角θ_off之间时，则开关磁阻电机第x相处于导通区间，即第x相为导通相，记为开关磁阻电机第k周期导通相x，否则开关磁阻电机第x相处于关断区间；

步骤4，计算相电流偏差

设定参考转矩T_ref，将T_ref与步骤2中获得的开关磁阻电机第k周期相转矩T_x(k)做差值计算得到开关磁阻电机第k周期相转矩偏差ΔT_x(k)：

ΔT_x(k)＝T_ref–T_x(k)

则开关磁阻电机第k周期导通相x的相电流偏差ΔI_x(k)为：

其中L_x(k)为开关磁阻电机第k周期导通相x的转子电角度θ(k)处相电感；

步骤5，高次分段谐波电流的注入

向开关磁阻电机第k周期导通相x的矩形初始参考电流I_ref中注入e次谐波电流，并将e次谐波电流等分成e段来补偿开关磁阻电机第k周期导通相x的相电流偏差ΔI_x(k)，开关磁阻电机第k周期导通相x的分段谐波电流补偿值的表达式为：

其中A_e,s(k)为开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数，e为开关磁阻电机注入的谐波次数，e＝3,5,7,9,11，s＝1,2…e，θ_s(k)表示开关磁阻电机第k周期内注入e次谐波中第s段电机转子电角度区间范围，ω为开关磁阻电机转子电角速度，ω＝dθ(k)/dt，t表示开关磁阻电机运行的时间量；

步骤6，计算控制电流

设开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流为I_x(k)，开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流I_x(k)由步骤5所得开关磁阻电机第k周期导通相x的分段谐波电流补偿值与步骤2设定的开关磁阻电机矩形初始参考电流I_ref叠加：

步骤7，实际电流的跟踪

设定开关磁阻电机电流斩波控制滞环环宽为i_h，根据开关磁阻电机第k周期相电流i_x(k)和开关磁阻电机第k周期导通相x的控制电流I_x(k)，控制方式如下：

1)当i_x(k)>I_x(k)+i_h/2，开关磁阻电机主开关器件关断；

2)当I_x(k)-i_h/2≤i_x(k)≤I_x(k)+i_h/2，开关磁阻电机主开关器件保持不变；

3)当i_x(k)<I_x(k)-i_h/2，开关磁阻电机主开关器件导通；

步骤8、设定开关磁阻电机围绕参考转矩T_ref值允许的最大转矩正偏差值为ΔT_max，判断是否满足|ΔT_x(k)|≤ΔT_max，若满足则确定该控制电流I_x(k)并实施控制，否则重复上述步骤2-8，直至满足|ΔT_x(k)|≤ΔT_max。

2.根据权利要求1所述的一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，其特征在于，所述开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数A_e,s(k)的确定如下：

设定开关磁阻电机围绕参考转矩T_ref值允许的最大转矩正偏差值为ΔT_max，开关磁阻电机第(k-1)周期相转矩偏差为ΔT_x(k-1)，按以下3种情况修正开关磁阻电机第k周期注入e次谐波中第s段区间的标幺化谐波系数A_e,s(k)数值：

a)当ΔT_x(k-1)>ΔT_max时，A_e,s(k)在ΔT_x(k-1)的基础上减少一个步长；

b)当-ΔT_max≤ΔT_x(k-1)≤ΔT_max时，A_e,s(k)＝A_e,s(k-1)；

c)当ΔT_x(k-1)<-ΔT_max时，A_e,s(k)在ΔT_x(k-1)的基础上增加一个步长。

3.根据权利要求1所述的一种分段式谐波电流抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制方法，其特征在于，所述开关磁阻电机注入的谐波次数e的确定如下：

设开关磁阻电机第k周期初次注入的谐波次数为e₀，在该注入的谐波下，经过500个周期的标幺化谐波系数A_e,s(k)调节后，算出开关磁阻电机第(k+500)周期相转矩偏差ΔT_x(k+500)，并按以下2种情况修正开关磁阻电机注入的谐波次数e的数值：

a)当|ΔT_x(k+500)|≤ΔT_max，则e＝e₀；

b)当|ΔT_x(k+500)|＞ΔT_max，则e在e₀的基础上增加一个步长。