本發明涉及電機的控制方法，特別涉及一種開關磁阻電機低轉矩脈動的控制方法。

背景技術：

開關磁阻電機具有結構簡單、可以長時間工作在惡劣環境下；各相單獨供電，可構成極高的可靠性系統；高啟動轉矩、低起動電流；可以通過機和電的統一協調設計滿足各種特殊使用要求等眾多優點，使得開關磁阻電機具有很好的發展與應用。然而由于開關磁阻電機的雙凸極結構和各相單獨工作的特殊性，導致開關磁阻電機的轉矩脈動大，存在較嚴重的噪聲問題，從而限制了開關磁阻電機的廣泛應用，如何降低開關磁阻電機轉矩脈動是目前開關磁阻電機需要解決的難題。

現有技術中，通過改變開關磁阻電機的勵磁方案來抑制電機的轉矩脈動，開關磁阻電機的勵磁方案有單相勵磁、雙相勵磁以及單雙混合勵磁三種方案。單相勵磁在換相的時候會產生較大的轉矩降落，雙相勵磁則會產生較大的轉矩沖擊，單雙混合勵磁雖然是結合了單相與雙相勵磁兩種方案，但是依然無法抑制轉矩脈動大的問題，因此，對電機轉動脈動控制的研究很重要。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足之處，提供一種開關磁阻電機低轉矩脈動的控制方法，本發明可進一步降低電機運轉時產生的轉矩脈動，減小電機噪聲。

本發明的目的是這樣實現的：一種開關磁阻電機低轉矩脈動的控制方法，具體包括以下步驟：

步驟一）檢測電機的轉速信號，并將其與給定的轉速參考值送入速度調節器進行運算，得到電流參考值I*；

步驟二）檢測電機的轉矩脈動信號△T，并將其與給定的轉矩脈動信號參考值一起送入轉矩脈動調節器進行運算，得出勵磁相重疊角△θ和勵磁相電流縮小系數c；

步驟三）檢測電機的位置；

步驟四）將電流參考值I*、勵磁相重疊角△θ、勵磁相電流縮小系數c和檢測的電機位置送入勵磁相選擇器運算得出勵磁相電流Iref；

步驟五）轉矩脈動的控制：改變△θ、c，輸出新的勵磁相電流，控制電機的運轉，并循環以上步驟；

其中，步驟一、步驟二和步驟三是同步進行的，0<c<1。

作為本發明的進一步改進，步驟三中，電機運轉時確定勵磁相電流的方法，具體地為，將各相勵磁相電流Iref進行分配：各相前二分之一的勵磁相角度減少△θ且對應的勵磁相電流值為I2，各相后二分之一的勵磁相角度增大△θ且對應的勵磁相電流值為I1；其中，I2與I1的比例縮小，縮小系數為c，即c=I2/I1。

步驟五中，轉矩脈動的控制方法，具體地為，將勵磁相電流Iref和檢測到的實際相電流Iphase送入電流調節器輸出新的占空比，將該占空比輸出給電機驅動電路，控制電機的運轉。

與現有技術相比，本發明通過對勵磁相分配角度△θ和勵磁相電流縮小系數c的不斷調節，減小轉矩脈動信號△T，本發明簡單可行，可有效抑制轉矩脈動，降低電機噪聲，本發明可應用于開關磁阻電機的低轉矩紋波的控制工作中。

附圖說明

圖1為本發明的控制原理框圖。

圖2為本發明中以五相電機為例的電機驅動電路原理圖。

圖3為本發明中五相電機的初始位置下各相參考電流與勵磁相角度的關系圖。

圖4為現有技術中五相電機的初始位置下各相參考電流與勵磁相角度的關系圖。

圖5為本發明與現有技術中五相電機中加入不同的勵磁相分配角度△θ和勵磁相電流縮小系數c下對應的轉矩脈動曲面圖。

圖6為本發明中以五相電機為例的c=0.2且不同勵磁相分配角度△θ下對應的轉矩特性圖。

圖7為本發明中以五相電機為例的c=0.4且不同勵磁相分配角度△θ下對應的轉矩特性圖。

圖8為本發明中以五相電機為例的c=0.6且不同勵磁相分配角度△θ下對應的轉矩特性圖。

圖9為本發明中以五相電機為例的c=0.8且不同勵磁相分配角度△θ下對應的轉矩特性圖。

具體實施方式

如圖1～9所述，本發明提供一種開關磁阻電機低轉矩脈動的控制方法，具體包括以下步驟（如圖1所示）：

步驟一）檢測電機的轉速信號，并將其與給定的轉速參考值送入速度調節器進行運算，得到電流參考值I*；

步驟二）檢測電機的轉矩脈動信號△T，并將其與給定的轉矩脈動信號參考值一起送入轉矩脈動調節器進行運算，得出勵磁相重疊角△θ和勵磁相電流縮小系數c；

步驟三）檢測電機的位置；

步驟四）將電流參考值I*、勵磁相重疊角△θ、勵磁相電流縮小系數c和檢測的電機位置送入勵磁相選擇器運算得出勵磁相電流Iref；

步驟五）轉矩脈動的控制：改變△θ、c，輸出新的勵磁相電流，控制電機的運轉，并循環以上步驟；

其中，步驟一、步驟二和步驟三是同步進行的，0<c<1。

步驟三中，電機運轉時確定勵磁相電流的方法，具體地為，將各相勵磁相電流Iref進行分配：各相前二分之一的勵磁相角度減少△θ且對應的勵磁相電流值為I2，各相后二分之一的勵磁相角度增大△θ且對應的勵磁相電流值為I1；其中，I2與I1的比例縮小，縮小系數為c，即c=I2/I1；

步驟五中，轉矩脈動的控制方法，具體地為，將勵磁相電流Iref和檢測到的實際相電流Iphase送入電流調節器輸出新的占空比，將該占空比輸出給電機驅動電路，控制電機的運轉。

下面結合具體實施例對本發明的控制方法作進一步說明。

如圖2~5所示，以五相開關磁阻電機為例，本發明中的電機驅動電路包括電源、與電源并聯連接的5個結構相同的相電路，單個相電路包括第一二極管D1、第一功率開關管M1、第二二極管D2、第二功率開關管M2以及第一電感L1，第一二極管D1的負極與電源的正極連接，第一二極管D1的正極與第一功率開關管M1的發射極連接，第一功率開關管M1的集電極與電源的負極連接，第一電感L1的一端接第一二極管D1和第一功率開關管M1之間的電極點，第二二極管D2的正極與電源的負極連接，第二二極管D2的負極與第二功率開關管M2的集電極連接，第二功率開關管M2的發射極與電源的正極連接，第一電感L1的另一端接在第二二極管D2和第二功率開關管M2之間的電極點；另外，需要說明的是，其它開關磁阻電機中，也可使用本實施例所舉的電機驅動電路，只需要改變相電路的數量即可，相電路的數量與電機的相數相同。

各相前二分之一的勵磁相角度中的勵磁相電流I2為后二分之一勵磁相角度中勵磁相電流I1的c倍（0<c<1），I1為固定電流值，勵磁相電流I2和I1下對應的勵磁相角度分別為4.5 o -△θ、4.5 o +△θ（各相參考電流與勵磁相角度的關系，如圖3所示）；

現有技術中，各相前二分之一的勵磁相角度中的勵磁相電流I2為后二分之一勵磁相角度中勵磁相電流I1的d倍，d為任意取的固定系數值且0<d<1，勵磁相電流I2和I1下對應的勵磁相角度均為4.5 o（各相參考電流與勵磁相角度的關系，如圖4所示）；

△θ=0對應的轉矩脈動區域所示，即勵磁相電流按照圖4所示勵磁相角度進行分配時，電機運轉時的轉矩脈動較大；如圖5中，△θ≠0、c∈（0,1）對應的轉矩脈動區域所示，加入勵磁相分配角度△θ和縮小系數c對電機進行控制，此時的轉矩脈動為特定的勵磁相分配角度△θ和縮小系數c進行控制的結果，不同勵磁相分配角度△θ對應不同的縮小系數c即可獲得最小轉矩脈動，電機運轉時的轉矩脈動相對于現有技術而言，轉矩脈動得到了有效抑制，本發明中的勵磁相分配角度△θ和縮小系數c是根據轉矩脈動的大小進行實時調節的，經過實時調整后的轉矩脈動會進一步得到有效抑制。

為了更加直觀的看出本發明控制轉矩脈動的效果，本發明給出了圖6～圖9，其中，圖6～圖9的任一圖中橫坐標為電機的轉子位置，縱坐標為轉矩；圖6中，c=0.2，對應不同勵磁相分配角度△θ下的轉矩特性；圖7中，c=0.4，對應不同勵磁相分配角度△θ下的轉矩特性；圖8中，c=0.6，對應不同勵磁相分配角度△θ下的轉矩特性；圖9中，c=0.8，對應不同勵磁相分配角度△θ下的轉矩特性； 相同的勵磁相電流縮小系數的情況下，可以發現通過改變△θ可以抑制轉矩脈動；改變勵磁相電流縮小系數，在相同的勵磁相分配角度△θ下，轉矩脈動得到有效抑制；另外，對照圖6～圖9可以看出，相同勵磁相分配角度△θ對應不同的勵磁相電流縮小系數時，電機的轉矩特性也不同，即調節勵磁相電流縮小系數時也能達到抑制電機轉矩脈動的效果，而本發明中加入勵磁相分配角度△θ和縮小系數c對電機進行控制，不同勵磁相分配角度△θ對應不同的縮小系數c即可獲得最小轉矩脈動，電機運轉時的轉矩脈動相對于現有技術而言，轉矩脈動得到了有效抑制，本發明中的勵磁相分配角度△θ和縮小系數c是根據轉矩脈動的大小進行實時調節的，經過實時調整后的轉矩脈動會進一步得到有效抑制。

綜上所述，本發明通過勵磁相分配角度△θ和縮小系數c控制轉矩脈動具有顯著的技術效果，能進一步降低電機運轉時產生的轉矩脈動，可有效降低電機噪聲，本發明可應用于開關磁阻電機的低轉矩紋波的控制工作中。

不局限于上述實施例，本發明還適用于其他相數的開關磁阻電機，在本發明公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在發明的保護范圍內。