CN210745044U - 一种基于新型多电平功率电路的srm直接瞬时转矩控制系统 - Google Patents
一种基于新型多电平功率电路的srm直接瞬时转矩控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于新型多电平功率电路的SRM直接瞬时转矩控制系统，该系统包括速度控制器、直接瞬时转矩控制单元、开关表、新型多电平功率电路、开关磁阻电机、电流传感器、绝对编码器、转矩计算单元和转速计算单元。直接瞬时转矩控制单元根据新型多电平功率电路的特点制定滞环策略，开关表与直接瞬时转矩控制单元相连，将工作状态信号转换为新型多电平功率电路的开关信号，控制电机运行。本系统既能实现快速励磁、退磁，又能发挥新型多电平功率电路各相电平在任意时刻均能独立切换的优点，解决了电机在两相重叠运行时多电平功率电路不能有效工作的问题，使滞环策略的设计更加灵活，具有很强的转矩脉动抑制能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关磁阻电机控制领域，具体涉及一种开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统。
背景技术
开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，SRM)具有结构简单、可靠性高、起动转矩大、制造成本低等优势，但因其高度非线性的电磁特性和脉冲供电的控制方式，使其转矩脉动与其它电机相比较为严重，限制了SRM的应用范围。如何减小转矩脉动是当前SRM研究的热点，抑制转矩脉动对SRM的推广与应用具有重要意义。
目前，常见的SRM抑制转矩脉动控制策略有转矩分配函数法、智能控制策略、电流波形控制和直接瞬时转矩控制等。智能控制策略通常为模糊控制和神经网络控制，属于非线性控制，具有很强的自适应能力，但算法较为复杂，难以在实际应用中推广。转矩分配函数法与电流波形控制都属于间接瞬时转矩控制方法，间接瞬时转矩控制方法需要转矩与电流或磁链之间关系曲线，且转矩控制器通常为开环控制，对模型的误差与扰动比较敏感。而直接瞬时转矩控制直接将电磁转矩作为控制对象，直接根据指令转矩和瞬时输出转矩得到所需的参考电压，控制系统结构更加简单可靠，在转矩脉动抑制方面效果良好。
直接瞬时转矩控制中控制策略的设计与功率变换电路的工作状态有关。功率变换电路的作用是将电源提供的能量提供给SRM，控制器通过控制功率变换电路中的主开关器件的导通与关断来控制电机运行。结合功率变换电路的工作状态设计合适的控制策略，可以有效提高开关磁阻电机的动态特性。中国实用新型专利《一种开关磁阻电机四电平功率电路》，专利号为CN201721657582.6，公开日期为2018.6.12，公开了一种新型SRM多电平功率电路，在实现快速励磁、退磁的同时，使SRM各相电平在任意时刻均能独立切换，能够更加灵活地设计滞环控制策略，解决电机在两相重叠运行时多电平功率电路不能有效工作的问题。本实用新型旨在基于该新型多电平功率电路，发挥其各相可独立工作的特点，提出一种SRM 直接瞬时转矩控制系统，减小电机的转矩脉动。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于新型多电平功率电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统，以减小开关磁阻电机转矩脉动。
一种基于新型多电平功率电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统，其特征在于，所述系统包括：速度控制器(1)、直接瞬时转矩控制单元(2)、开关表(3)、新型多电平功率电路(4)、开关磁阻电机(5)、电流传感器(6)、绝对编码器(7)、转矩计算单元(8)和转速计算单元(9)，其中：
电流传感器(6)检测电机绕组的电流值，绝对编码器(7)检测电机的转子位置；
转矩计算单元(8)根据相电流和转子位置，通过事先建立的开关磁阻电机转矩-电流 -位置特性模型得到电机的实际输出转矩；
转速计算单元(9)根据编码器信号计算出电机的实际转速；
速度控制器(1)根据参考转速与实际转速之差计算出电机的参考转矩；
直接瞬时转矩控制单元(2)根据转矩偏差以及当前的转子位置，通过滞环控制策略得到下一时刻电机的工作状态，转矩偏差的计算公式为
ΔTerr＝Tref-Test，
其中ΔTerr为转矩偏差，Tref为参考转矩，Test为输出转矩；
开关表(3)将电机的工作状态转化为新型多电平功率电路(4)的开关状态；
新型多电平功率电路(4)通过改变开关状态来控制开关磁阻电机(5)运行。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：既能发挥新型多电平功率电路快速励磁、退磁的优点，提高电机的动态响应，又能发挥新型多电平功率电路各相电平在任意时刻均能独立切换的优点，解决了电机在两相重叠运行时多电平功率电路不能有效工作的问题，使滞环策略的设计更加灵活，有很强的转矩脉动抑制能力。
附图说明
图1是本实用新型所述基于新型多电平功率电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统结构框图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种基于新型多电平功率电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统，下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型采所述的一种基于新型多电平功率电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统结构框图，包括：速度控制器(1)、直接瞬时转矩控制单元(2)、开关表(3)、新型多电平功率电路(4)、开关磁阻电机(5)、电流传感器(6)、绝对编码器(7)、转矩计算单元(8)和转速计算单元(9)。其中：
电流传感器(6)检测电机绕组的电流值，绝对编码器(7)检测电机的转子位置；
转矩计算单元(8)根据相电流和转子位置，通过事先建立的开关磁阻电机转矩-电流 -位置特性模型得到电机的实际输出转矩；
转速计算单元(9)根据编码器信号计算出电机的实际转速；
速度控制器(1)根据参考转速与实际转速之差计算出电机的参考转矩；
直接瞬时转矩控制单元(2)根据转矩偏差以及当前的转子位置，通过滞环控制策略得到下一时刻电机的工作状态，转矩偏差的计算公式为
ΔTerr＝Tref-Test，
其中ΔTerr为转矩偏差，Tref为参考转矩，Test为输出转矩；
开关表(3)将电机的工作状态转化为新型多电平功率电路(4)的开关状态；
新型多电平功率电路(4)根据下一时刻的开关状态控制开关管的导通和关断，以实现对开关磁阻电机(5)运行状况的控制。
以上内容仅为本实用新型的优选实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于新型多电平功率电路的SRM直接瞬时转矩控制系统，其特征在于，所述系统包括：速度控制器(1)、直接瞬时转矩控制单元(2)、开关表(3)、新型多电平功率电路(4)、开关磁阻电机(5)、电流传感器(6)、绝对编码器(7)、转矩计算单元(8)和转速计算单元(9)，其中：
电流传感器(6)与开关磁阻电机(5)绕组外部导线相连，检测电机绕组的电流值；
绝对编码器(7)与开关磁阻电机(5)同轴连接，绝对编码器(7)发出脉冲信号，检测电机的转子位置；
转矩计算单元(8)与电流传感器(6)和绝对编码器(7)相连，根据电流传感器(6)采集的各相绕组电流值和绝对编码器(7)检测的电机转子位置，通过事先建立的开关磁阻电机转矩-电流-位置特性模型得到电机的实际输出转矩；
转速计算单元(9)与绝对编码器(7)相连，根据脉冲信号计算出电机的实际转速；
速度控制器(1)与转速计算单元(9)相连，根据参考转速与转速计算单元(9)计算得到的实际转速之差，计算出电机的参考转矩；
直接瞬时转矩控制单元(2)与速度控制器(1)、转矩计算单元(8)和绝对编码器(7)相连，根据转矩偏差以及当前的转子位置，通过滞环控制策略得到下一时刻电机的工作状态，转矩偏差的计算公式为
ΔTerr＝Tref-Test，
其中ΔTerr为转矩偏差，Tref为参考转矩，Test为输出转矩；
开关表(3)与直接瞬时转矩控制单元(2)相连，将电机下一时刻的工作状态转化为新型多电平功率电路(4)的开关状态；
新型多电平功率电路(4)与开关表(3)相连，根据开关表(3)的给出的开关状态控制各相上下桥臂开通或关断，通过对开关磁阻电机(5)施加不同电压来控制电机运行。
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2019
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