一种开关磁阻电机使用二维电流斩波的精确电流控制方法

摘要

本发明公开了一种开关磁阻电机使用二维电流斩波的精确电流控制方法，该电流控制方法为通过转子的位置信息，计算出转子的当前瞬时转速；核心处理单元调取当前转速下的数据库A、数据库B，组合出电机每相电流导通和关闭期间的上下限曲线值“I

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关磁阻电机使用二维电流斩波的精确电流控制方法，属 于开关磁阻电机技术领域。

背景技术

开关磁阻电动机是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起 来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、 红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高 科技技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，可广泛应用 于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。

开关磁阻电动机传动系统综合了感应电动机传动系统和直流电动汽车电机 传动系统的优点，是这些传动系统的有力竞争者，但是开关磁阻电动机驱动系 统也有着其固有的缺点，比如：

1、具有转矩脉动，从其工作原理可知，开关磁阻电动机转子上产生的转矩 是由一些列脉冲转矩叠加而成，由于双凸极结构及磁路饱和非线性的影响，合 成转矩不是一个恒定转矩，而具有一定的谐波分量，这影响了SR电动机低速运 行性能；

2、SR电动机传动系统的噪声与震动比一般电动机大。

由于开关磁阻电动机是新一代电机技术。很多现有的技术方案仍然采用传 统电机的控制方法和技术来控制该开关磁阻电动机，造成开关磁阻电机驱动系 统的缺点不易克服，振动和噪声较大。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种开关磁阻电机使用 二维电流斩波的精确电流控制方法，实现更加精确高效的电机电流控制，进而 实现更好的合成转矩，以达到更加优异的系统性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：一种开关磁阻电机使用二维电流 斩波的精确电流控制方法，其包括如下步骤：

S1、针对开关磁阻电机自身特性建立标准数据库，包括：

数据库A，由转子转速，每个转子转速下各个换相导通和关闭时的转子位 置、以及各个相线圈导通和关闭期间内电流的恒定上下限值构成；

数据库B，由数据库A中每个转子转速下的各个相线圈导通和关闭期间内 电流的上下限修正值构成；

S2、运行开关磁阻电机，由传感器分别对转子位置及控制该开关磁阻电机 的电流进行实时监测，并将监测数据传输至核心处理单元中分析得出当前瞬时 转速n及其所对应的相电流I；

S3、核心处理单元从数据库A、数据库B中调取当前瞬时转速n下电流的恒 定上下限值A、上下限修正值B，并得出当前相电流的标准上下限值I_限值＝A+B；

S4、功率拓扑单元根据核心处理单元得出的当前相电流I及其对应的I_限值控制所述开关磁阻电机，并使得当前相电流I始终处于该I_限值范围内。

进一步的，所述数据库A、数据库B均是在出厂测试台上验证得出。

进一步的，所述S2步骤中，通过角位移传感器监测所述开关磁阻电机的转 子位置状态，通过电流传感器监测所述开关磁阻电机的相电流状态。

进一步的，所述标准数据库设于一独立的存储器中或者内嵌于所述核心处 理单元中的一个存储区域，该存储器或存储区域均与所述核心处理单元双向通 讯连接。

本发明的有益效果：根据开关磁阻电机的自身特性，建立转子转速和电流 上下限之间的二维曲线对应关系，以此通过闭环控制开关磁阻电机的相电流， 从而实现更加精确高效的电机电流控制，进而实现更好的合成转矩，以达到更 加优异的系统性能，特别是低速时的脉动和噪声，有明显的改善效果。

附图说明

图1是本发明中的二维曲线对应关系图；

图2是本发明的控制电路框图；

图3是本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

一种如图1-图3所述开关磁阻电机使用二维电流斩波的精确电流控制方法， 其包括如下步骤：

S1、针对开关磁阻电机自身特性建立标准数据库，包括：

数据库A，由转子转速，每个转子转速下各个换相导通和关闭时的转子位 置、以及各个相线圈导通和关闭期间内电流的恒定上下限值构成；

数据库B，由数据库A中每个转子转速下的各个相线圈导通和关闭期间内 电流的上下限修正值构成；

S2、运行开关磁阻电机，由传感器分别对转子位置及控制该开关磁阻电机 的电流进行实时监测，并将监测数据传输至核心处理单元中分析得出当前瞬时 转速n及其所对应的相电流I；

S3、核心处理单元从数据库A、数据库B中调取当前瞬时转速n下电流的恒 定上下限值A、上下限修正值B，并得出当前相电流的标准上下限值I_限值＝A+B；

S4、功率拓扑单元根据核心处理单元得出的当前相电流I及其对应的I_限值控制开关磁阻电机，并使得当前相电流I始终处于该I_限值范围内。

其中，标准上下限值I_限值＝A+B，是将当前瞬时转速n代入至数据库A、数据 库B中作为其内的转子转速，此时数据库A中的电流上下限值为此转子转速下 的恒定不变上下限值，而数据库B中的电流上下限值为此转子转速下的上下限 修正值，该上下限修正值是非恒定不变的，随转子转速的变化也可以说随转子 位置变化而变化的。

本发明是在高性能核心处理单元或高性能核心处理器的基础上，实现更加 精确、高效的电机电流控制，继而实现更好的合成转矩，以达到更加优异的系 统性能，特别是低速时的脉动和噪声，有明显的改善效果。

具体地，数据库A、数据库B均可在出厂测试台上验证得出，是属于开关磁 阻电机自有特性。其中，数据库A、数据库B均设于一独立的存储器中或者内嵌 于核心处理单元中的一个存储区域，该存储器或存储区域均与核心处理单元双 向通讯连接，可进行数据交互。数据库A中，存在有转子转速，每个转子转速 下各个换相导通和关闭时的转子位置、以及各个相线圈导通和关闭期间内电流 上下限值的基础数据，在每次导通和关闭操作期间，电流的上下限值是不变的， 呈一维关系表，如传统电机的控制方案。而数据库B中存在有扩展数据，即各 个相线圈导通和关闭期间内电流的上下限值的修正曲线，通过该修改曲线，使 得在电流导通和关闭的操作期间，电流的上下限值是变化的，这样原本简单的 一维关系表就变成了一个转速与电流曲线之间的复杂二维曲线对应关系图，如 图1所示，形成更加精确的电流控制。

在S2步骤中，通过角位移传感器监测开关磁阻电机的转子位置状态，通过 电流传感器监测开关磁阻电机的相电流状态。

简单来说，电流控制方法为：

通过转子的位置信息，计算出转子的当前瞬时转速；

核心处理单元调取当前转速下的数据库A、数据库B，组合出电机每相电流 导通和关闭期间的上下限曲线值“I_限值”并暂存在存储器中；

核心处理单元通过A/D进行连续电流采样，操作功率拓扑单元，使得电机 相电流的变化，在每相的电流导通和关闭期间，都在“I_限值”的范围之内。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具 体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只 适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依 据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。