CN110932642B - 一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法 - Google Patents

一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110932642B
CN110932642B CN201911163421.5A CN201911163421A CN110932642B CN 110932642 B CN110932642 B CN 110932642B CN 201911163421 A CN201911163421 A CN 201911163421A CN 110932642 B CN110932642 B CN 110932642B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
flux linkage
aligned position
aligned
switched reluctance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911163421.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110932642A (zh
Inventor
宋受俊
黑闰山
马瑞卿
刘卫国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201911163421.5A priority Critical patent/CN110932642B/zh
Publication of CN110932642A publication Critical patent/CN110932642A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110932642B publication Critical patent/CN110932642B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法，属于电机参数辨识领域，用于获得开关磁阻电机的瞬时相转矩。依据电机在对齐位置和非对齐位置处的磁链特性数据，通过Hermite插值，构建任意位置处相磁链的表达式，进而运用磁共能理论，获得瞬时相转矩的预估表达式。该方法具有所需资源少、计算简单、估算精度高以及通用性强等优势。

Description

一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法
技术领域
本发明涉及一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法，属于电机参数辨识领域。
背景技术
由于采样带宽的限制，除极低转速外，电机的瞬时转矩无法直接由转矩传感器得到，需要估算，开关磁阻电机电磁场的强非线性和高饱和性增加了其瞬时相转矩的估算难度。
现有开关磁阻电机瞬时相转矩估算方法可分为三类：查表法、网络映射法以及解析计算法；前两种方法往往需要大量的样本数据，用于表格建立和网络训练，这增加了整个过程的复杂度；此外，查表法还需要大量空间存储所建立的数据表格；解析计算法通常需要较少数量的样本数据，然而其预估精度会随着样本数量的较少而降低。
与牛顿插值和拉格朗日插值相比，Hermite插值考虑了函数的导数，能够获得更平滑的函数曲线以及更精确的预估结果；本发明所涉及的一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法具有所需样本数量少、预估精度高等优势。
发明内容
本发明利用开关磁阻电机在对齐位置和非对齐位置处的磁链特性数据，通过Hermite插值，获得其他转子位置处的磁链特性，继而得到电机瞬时相转矩的预估表达式；该预估方法的实现步骤如下：
步骤一：依据开关磁阻电机在对齐位置和非对齐位置处的磁链特性数据，得到非对齐位置相电感Lu、对齐位置非饱和相电感La、对齐位置饱和相电感Las、对齐位置饱和点相电流is、最大相电流im、最大相磁链ψm；
步骤二：将非对齐位置处的磁链表示为
ψ(i,θu)＝Lui (1)
其中，ψ为相磁链、i为相电流、θu为非对齐转子位置角；
步骤三：依据相电流，将对齐位置分为两种状态；当i≤is时，相磁链特性是一条直线，表示为
ψ(i,θa)＝Lai (2)
其中，θa为对齐转子位置角；
当i＞is时，相磁链特性是非线性的，利用Hermite插值原理，将其表示为
Figure GDA0002697114530000021
步骤四：基于对齐位置和非对齐位置处相磁链的表达式，将其他任意转子位置θ处的相磁链表示为
ψ(i,θ)＝ψ(i,θu)+[ψ(i,θa)-ψ(i,θu)]f(θ) (4)
其中，
Figure GDA0002697114530000022
其中，Nr为转子极数；
步骤五：依据定义，将瞬时相转矩Tph表示为
Figure GDA0002697114530000023
其中，W'(i,θ)为磁共能；将磁链ψ(i,θ)的表达式代入，经过推导，得到瞬时相转矩的最终预估表达式
Figure GDA0002697114530000031
本发明的有益效果：①所需资源少。仅需要电机在对齐位置和非对齐位置处的磁链特性数据，且无需大量的存储空间；②计算简单。所得到瞬时相转矩估算解析表达式形式虽复杂，但经过计算后系数都是确定的数；③估算精度高。采用了Hermite插值理论，使得插值函数更为平滑，估算结果更准确；④通用性强。对于不同的开关磁阻电机，只需要替换对齐位置和非对齐位置处的磁链特性数据即可。
附图说明
图1为基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法流程图。
图2为对齐位置和非对齐位置处磁链特性参数定义。
图3为实例开关磁阻电机对齐位置处预估磁链特性与实测磁链特性曲线的对比。
图4为实例开关磁阻电机在相电流为10A时预估静态转矩特性与实测静态转矩特性曲线的对比。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例，对本发明的技术方案进行详细说明。实例所用电机为一个1kW三相12/8极的开关磁阻电机，依据图1所示转矩预估流程，实施步骤如下：
步骤一：基于图2所示参数定义，确定实例电机在非对齐位置θu＝0°以及对齐位置θa＝22.5°处的下列电磁参数：非对齐位置相电感Lu＝1.601mH、对齐位置非饱和相电感La＝15.92mH、对齐位置饱和相电感Las＝0.312mH、对齐位置饱和点相电流is＝3A、最大相电流im＝25A、最大相磁链ψm＝0.149Wb；
步骤二：将非对齐位置处的磁链表示为
ψ(i,0°)＝Lui (8)
步骤三：依据相电流，将对齐位置分为两种状态；当i≤3A时，相磁链特性是一条直线，表示为
ψ(i,22.5°)＝Lai (9)
当i＞3A时，相磁链特性是非线性的，利用Hermite插值原理，将其表示为
Figure GDA0002697114530000041
步骤四：基于对齐位置和非对齐位置处相磁链的表达式，将其他任意转子位置θ处的相磁链表示为
ψ(i,θ)＝ψ(i,0°)+[ψ(i,22.5°)-ψ(i,0°)]f(θ) (11)
其中，
Figure GDA0002697114530000042
其中，转子极数Nr＝8；
通过公式(11)即可得到实例电机完整的磁链特性，对齐位置处预估磁链特性与实测磁链特性曲线的对比如图3所示。
步骤五：依据定义，将瞬时相转矩Tph表示为
Figure GDA0002697114530000043
将在步骤四得到的磁链ψ(i,θ)的表达式代入，经过推导，得到瞬时相转矩的最终预估表达式
Figure GDA0002697114530000051
将在步骤一中得到的非对齐位置和对齐位置处的电磁参数以及步骤四中的公式(12)代入公式(14)即可得到实例电机的瞬时相转矩计算公式，相电流为10A时预估静态转矩特性与实测静态转矩特性曲线的对比如图4所示。

Claims (1)

1.一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法，其特征在于：利用开关磁阻电机在对齐位置和非对齐位置处的磁链特性数据，通过Hermite插值，获得其他转子位置处的磁链特性，继而得到电机瞬时相转矩的预估表达式；该预估方法的实现步骤如下：
步骤一：依据开关磁阻电机在对齐位置和非对齐位置处的磁链特性数据，得到非对齐位置相电感Lu、对齐位置非饱和相电感La、对齐位置饱和相电感Las、对齐位置饱和点相电流is、最大相电流im、最大相磁链ψm；
步骤二：将非对齐位置处的磁链表示为ψ(i,θu)＝Lui，其中ψ为相磁链、i为相电流、θu为非对齐转子位置角；
步骤三：依据相电流，将对齐位置分为两种状态；当i≤is时，相磁链特性是一条直线，表示为ψ(i,θa)＝Lai，其中θa为对齐转子位置角；当i＞is时，相磁链特性是非线性的，利用Hermite插值原理，将其表示为
Figure FDA0002697114520000011
步骤四：基于对齐位置和非对齐位置处相磁链的表达式，将其他任意转子位置θ处的相磁链表示为ψ(i,θ)＝ψ(i,θu)+[ψ(i,θa)-ψ(i,θu)]f(θ)，其中
Figure FDA0002697114520000012
其中Nr为转子极数；
步骤五：依据定义，将瞬时相转矩Tph表示为
Figure FDA0002697114520000013
其中W'(i,θ)为磁共能；将磁链ψ(i,θ)的表达式代入，经过推导，得到瞬时相转矩的最终预估表达式
Figure FDA0002697114520000014
CN201911163421.5A 2019-11-25 2019-11-25 一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法 Active CN110932642B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911163421.5A CN110932642B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911163421.5A CN110932642B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110932642A CN110932642A (zh) 2020-03-27
CN110932642B true CN110932642B (zh) 2020-12-08

Family

ID=69851701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911163421.5A Active CN110932642B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110932642B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112580209B (zh) * 2020-12-21 2022-08-12 湖南科技大学 基于分段解析建模的开关磁阻电机在线转矩估算方法
CN113098358B (zh) * 2021-04-26 2022-07-26 湖南科技大学 基于导通相实时电感定位的开关磁阻电机无位置传感器控制方法
CN114374345B (zh) * 2021-12-10 2022-10-04 广州大学 一种针对开关磁阻电机的改进的相电流梯度检测方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102570939A (zh) * 2010-12-23 2012-07-11 北京中纺锐力机电有限公司 一种开关磁阻电机驱动控制系统、角度控制装置及方法
CA2898979C (en) * 2014-07-31 2022-05-31 Mcmaster University Torque ripple and radial force reduction in double-rotor switched reluctance machines
CN105162371A (zh) * 2015-10-09 2015-12-16 武汉市深蓝动力科技有限公司 抑制开关磁阻电机转矩脉动的电机驱动系统及方法
CN106441664B (zh) * 2016-11-21 2019-04-19 南通大学 一种开关磁阻电机转矩测量仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN110932642A (zh) 2020-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110932642B (zh) 一种基于Hermite插值的开关磁阻电机瞬时相转矩预估方法
CN103916065B (zh) 一种无位置传感器的电励磁同步电机转子静止初始位置估算方法
CN106655951B (zh) 一种基于曲线拟合的最大转矩电流控制方法
WO2022134661A1 (zh) 可调磁通永磁同步电机全速域效率最优控制磁化状态选择方法及在线控制方法
CN103532464B (zh) 永磁同步电机的无传感器矢量控制系统和控制方法
CN112448632B (zh) 一种双滑模观测器spmsm无传感器复合控制方法
CN103916066B (zh) 无位置传感器的电励磁同步电机转子静止初始位置估算方法
WO2022236988A1 (zh) 永磁同步电机的控制方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质
CN110442944A (zh) 一种基于多工况运行的变漏磁永磁同步电机的建模方法
CN108875168A (zh) 一种考虑饱和的开关磁阻电机磁场解析计算方法
CN104316876A (zh) 一种考虑互感耦合的获取三相12/8极srm磁链特性的快速方法
CN112152533B (zh) 一种永磁同步电机标定方法
CN106712618A (zh) 一种永磁同步电机转动惯量的辨识方法及系统
CN109150049B (zh) 一种静止坐标系电机分布式参数模型建立方法
CN111628689A (zh) 一种电压前馈补偿方法的无差拍电流预测控制方法
CN107493051B (zh) 一种基于铁芯损耗的超高速永磁同步电机直接转矩控制方法
CN114244216A (zh) 一种永磁同步电机参数辨识方法、装置及系统
CN117674659A (zh) 基于电压模型无传感器控制系统定子电阻敏感性分析方法
CN115133837B (zh) 应用于表贴式永磁同步电机ptc控制策略的权值选择方法
CN114006558B (zh) 仅知单参数的电机参数在线辨识方法
CN104022707A (zh) 基于新型转子磁链观测器的异步电机速度控制装置及系统
CN110492816B (zh) 一种电励磁同步电机参数饱和系数在线辨识方法
CN112910324B (zh) 一种永磁同步电机直接转矩控制最大转矩电流比控制方法
CN116317791B (zh) 一种同步磁阻电机无位置传感器电感辨识方法及装置
CN119727499B (zh) 一种在线辨识表面贴三相交流永磁同步电机参数的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant