开关磁阻电机的转矩平滑控制方法

摘要

本发明涉及一种开关磁阻电机的转矩平滑控制方法，开关磁阻电机的控制模式为电流斩波控制模式，其中当两相同时导通时，将所述电流斩波控制模式中的两相导通区间的电流分别降到预设电流幅值，使得两相同时导通时的转矩幅值接近一相导通时的转矩幅值。本发明使得两相同时导通时的转矩幅值接近一相导通时的转矩幅值，有效地抑制转矩的波动，减小了转矩脉动，实现转矩的平滑控制。

说明书

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机的驱动领域，尤其是涉及开关磁阻电机的转 矩平滑控制方法。

背景技术

开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor，简称SRM)因结构简单、 坚固，制造成本低，调速范围宽及效率高等优点，使其成为可变速驱动系统 中极具潜力的新成员。然而SRM由于双凸板结构和开关形式供电电源，导 致了其不可避免的转矩波动缺点，由此引起的噪声问题对其应用领域的进 一步扩大产生了阻碍作用。降低SRM转矩波动是当前电力传动和电机控制 界的突出问题和研究难点。

转矩波动现象在高速运行时因脉冲频率较高，对一般生产机械并无影 响，也难以觉察，但在SRM在起动或低速运行时，转矩波动频率降低，其 波动幅值大，影响也可能随之加大，严重时甚至电机有一种“步进”感觉。 SRM在起动或低速运行时，旋转电动势引起的压降小，电感上升期的时间 长，而电流随时间的变化率相当大，为避免过大的电流脉冲峰值，多采用 如图1所示的现有的电流斩波控制模式，即在SRM的一相导通周期内，电流 的波形控制器在恒定值，电流的有效值被限制在唯一的幅值Im，导通180 度电角度，会出现两相同时导通和一相导通产生的如图2所示的转矩幅值 不一样，本质原因是因为非线性的转矩特性。

发明内容

针对上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种开关磁阻电机的转矩平 滑控制方法，以解决一相导通与两相同时导通造成的转矩波动幅值较大的 问题。

本发明提供的开关磁阻电机的转矩平滑控制方法，开关磁阻电机的控 制模式为电流斩波控制模式，其中当两相同时导通时，将所述电流斩波控 制模式中的两相导通区间的电流分别降到预设电流幅值，使得两相同时导 通时的转矩幅值接近一相导通时的转矩幅值。

所述预设电流幅值根据两相同时导通时的转矩幅值与一相导通时的转 矩幅值的接近程度而定。

在开关磁阻电机的低速状态时，当两相同时导通时，将所述电流斩波 控制模式中的两相导通区间的电流分别降到预设电流幅值。

开关磁阻电机的低速状态包括起动状态和低速运行状态。

所述低速运行状态包括电动情况下的低速运行状态和制动情况下的低 速运行状态。

本发明一种开关磁阻电机的转矩平滑控制方法，当两相同时导通时， 通过将两相导通区间的电流幅值降到预设电流幅值，使得两相同时导通时 的转矩幅值接近一相导通时的转矩幅值，有效地抑制转矩的波动，减小了 转矩脉动，实现转矩的平滑控制。

附图说明

图1为开关磁阻电机的现有的电流斩波控制模式的各相电流波形；

图2为对应于采用图1所示的电流斩波控制模式时的转矩波形；

图3为本发明开关磁阻电机的转矩平滑控制方法中所采用的电流斩波 控制模式的各相电流波形；

图4为对应于采用图3所示的电流斩波控制模式时的转矩波形。

具体实施方式

本发明提供的开关磁阻电机的转矩平滑控制方法，开关磁阻电机的控 制模式为电流斩波控制模式，其中当两相同时导通时，将所述电流斩波控 制模式中的两相导通区间的电流分别降到预设电流幅值，使得两相同时导 通时的转矩幅值接近一相导通时的转矩幅值。

如图3、图4所示，采用电流斩波控制模式对开关磁阻电机的转速进 行控制，当一相导通时，导通区间的电流幅值为Im，当两相同时导通时， 将两相导通区间的电流分别降到预设电流幅值Id，使得两相同时导通时的 转矩幅值接近一相导通时的转矩幅值。具体地，如在0-60度导通区间，A 相和C相同时导通，A相和C相在0-60度导通区间的电流分别降至预设电 流幅值Id，A相和C相同时导通时对应的转矩波形如图4中的CA段所示； 在60-120度导通区间，只有A相导通，A相在60-120度导通区间的电流 幅值Im保持不变，A相导通时对应的转矩波形如图4中的A段所示；在 120-180度导通区间，A相和B相同时导通，A相和B相在120-180度导通 区间的电流分别降至预设电流幅值Id，A相和B相同时导通时对应的转矩 波形如图4中的AB段所示；在180-240度导通区间，只有B相导通，B相 在60-120度导通区间的电流幅值Im保持不变，B相导通时对应的转矩波 形如图4中的B段所示；在240-300度导通区间，B相和C相同时导通，B 相和C相在240-300度导通区间的电流分别降至预设电流幅值Id，B相和 C相同时导通时对应的转矩波形如图4中的BC段所示；在300-360度导通 区间，只有C相导通，C相在300-360度导通区间的电流幅值Im保持不变， C相导通时对应的转矩波形如图4中的C段所示；至此0-360度一周循环 完毕，后续进入一个新的循环周期。

两相同时导通时，两相导通区间的电流降至的预设电流幅值可以根据 两相同时导通时的转矩幅值与一相导通时的转矩幅值的接近程度而定。可 以通过实验、计算、仿真等方法得到。较佳地，通过适当降低两相同时导 通时导通区间的电流幅值，能够实现一相导通和两相同时导通时转矩的幅 值一致。

本发明提供的开关磁阻电机的转矩平滑控制方法适用于低速状态下 要求转矩较平滑的驱动场合。在开关磁阻电机的低速状态时，当两相同时 导通时，将所述电流斩波控制模式中的两相导通区间的电流分别降到预设 电流幅值。

开关磁阻电机的低速状态可以为起动状态或低速运行状态。

起动状态时，采用本发明能够解决一相导通和两相同时导通造成的转 矩波动幅值较大的问题，能明显地抑制起动状态下转矩的波动，实现开关 磁阻电机的平稳起动。

低速运行状态可以为电动情况下的低速运行状态，或制动情况下的低 速运行状态。电动情况下的低速运行状态时，采用本发明能够解决一相导 通和两相同时导通造成的转矩波动幅值较大的问题，能明显地抑制电动情 况下低速运行状态下转矩的波动，实现开关磁阻电机在低速运行状态下的 平稳运行。制动情况下的低速运行状态，采用本发明能够解决一相导通和 两相同时导通造成的转矩波动幅值较大的问题，能明显地抑制制动情况下 低速运行状态下转矩的波动，实现开关磁阻电机的平稳制动。

综上，本发明提供的开关磁阻电机的转矩平滑控制方法，当两相同时 导通时，通过将两相导通区间的电流幅值降到预设电流幅值，使得两相同 时导通时的转矩幅值接近一相导通时的转矩幅值，有效地抑制转矩的波动， 减小了转矩脉动，实现转矩的平滑控制。

最后应说明的是：以上所述为本发明的最佳实施方案，但本发明的保 护范围并不限于此，在本发明所示下，任何人任何与本发明相同或近似的 产品和做法，都落在本发明的保护范围内。