CN102916632B - 开关磁阻电机忆阻器线性建模方法 - Google Patents

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Abstract

一种开关磁阻电机忆阻器线性建模方法，采用同相运算放大电路与反相运算放大电路构建出开关磁阻电机线性相电感特性元件，开关磁阻电机的角速度经过比例电路和积分电路积分，得到开关磁阻电机的转子位置角度，作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输入，由所构建的开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出得到开关磁阻电机的相电感，在乘法器的输入端和乘法器的输出端之间接入电流反向电路，将开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出端接入乘法器的另一输入端，输入电压接入乘法器的输入端，输入电流与输入电压和相电感值L(θ)有关系：i(t)＝[α·L(θ)]·V(t)。该方法使忆阻器的阻值跟随转子位置变化而变化。该方法为构建完整的开关磁阻电机电路模型打下了基础，有利于实时控制。

Description

开关磁阻电机忆阻器线性建模方法
技术领域
本发明涉及一种基于忆阻器的开关磁阻电机建模方法，适用于各种相数开关磁阻电机。
背景技术
开关磁阻电机模型的建立直接影响到电机的优化设计、动静动态性能分析、控制策略的评估等。由于开关磁阻电机的非线性电磁特性以及多变量强耦合的特点，传统电机的性能分析和建模方法很难运用到开关磁阻电机的建模中。开关磁阻电机的线性模型突出了开关磁阻电机内部电磁关系的物理本质，奠定了开关磁阻电机设计和分析的基础。开关磁阻电机线性模型忽略了磁场饱和、涡流、磁滞、相间互感等非线性因素，使得各相电感仅与其转子位置角度有关，而与相电流的大小无关，这一简化为开关磁阻电机运行特性的分析带来了极大的方便。利用这一模型容易求出开关磁阻电机相电流和电磁转矩的解析式，从而方便地分析开通角、关断角、给定电压等状态参数对电机特性的影响规律，以及评定开关磁阻电机控制模式的性能优劣，为控制器设计、调试提供有价值的参考。忆阻器是一种无源二端元件，有着独特的记忆功能，可以通过控制其两端的电压或是流过的电流来改变其阻值。这种记忆信息的能力使其在非易失性存储器、人工神经网络、图像处理上具有较大的应用潜力。为了对开关磁阻电机进行理论分析，需要建立数学模型，建模关键之处是模型能够反映开关磁阻电机的电感（或磁链）特性。尝试用忆阻器理论和方法，建立开关磁阻电机的模型，使模型中开关磁阻电机的相电感受转子位置角度控制、具有记忆电阻变化趋势。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术中存在问题，提供一种方法简单、能提高***动静动态性能、实现开关磁阻电机***实时仿真与实时控制的开关磁阻电机忆阻器线性建模方法。
本发明的开关磁阻电机忆阻器线性建模方法：
a) 将同相运算放大电路的输入与反相运算放大电路的输入相连，作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输入端，将同相运算放大电路的输出与反相运算放大电路的输出通过同相加法运算电路相加，作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出端，构建出开关磁阻电机线性相电感特性元件W；
开关磁阻电机的转子位置角度                                                作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输入，由所构建的开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出得到忆电导值，即开关磁阻电机的相电感；
b) 将开关磁阻电机的角速度经过比例电路OA1和积分电路OA2，得到开关磁阻电机的转子位置角度；OA1的运算放大器Y1与外接电阻R1和外接电阻R2构成比例放大作用；OA2的运算放大器Y2与外接电阻R3和外接电容C1构成积分作用；
c) 在乘法器U1-AD633的输入端1和乘法器U1-AD633的输出端7之间接入电流反向电路OA3；电流反向电路OA3外接电阻R4和R5的阻值相等，乘法器U1-AD633的输入端2、4接地，乘法器U1-AD633的输入端6与输入端g相连；
d) 将开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出端接入乘法器U1-AD633的输入端3，输入电流及输入电压的输入端g接入乘法器U1-AD633的输入端1；
所述的输入电流与输入电压和相电感值有下式关系：
，得到开关磁阻电机忆阻器线性模型，其中为常系数。
有益效果：该方法依据开关磁阻电机相绕组电磁特性，以理想线性电感模型为设计基础，建立了相电感与相电流的大小无关、相电感受转子位置角度控制、相电感具有记忆电阻变化趋势的开关磁阻电机忆阻器线性模型。是基于忆阻器且具有开关磁阻电机相电感特性的相电路模型，把转子位置信号和相电感端电压分别看作三端忆阻器的输入变量，使忆阻器的阻值跟随转子位置变化而变化。该方法为以后构建完整的开关磁阻电机***模型打下了基础，有利于实现开关磁阻电机的非线性解析建模、实时控制。将忆阻器应用在开关磁阻电机模型中，便于模型的集成、优化，有利于开关磁阻电机优化设计、优化控制参数、有效提高***动静动态性能，实现开关磁阻电机***实时仿真与实时控制，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的开关磁阻电机相电路忆阻器模型图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如图1所示，本发明的开关磁阻电机忆阻器线性建模方法：
a) 将同相运算放大电路的输入与反相运算放大电路的输入相连，作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输入端，将同相运算放大电路的输出与反相运算放大电路的输出通过同相加法运算电路相加，作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出端，构建出开关磁阻电机线性相电感特性元件W；
所述开关磁阻电机的转子位置角度作为开关磁阻电机线性相电感特性元件W的输入，由所构建的开关磁阻电机线性相电感特性元件W的输出得到忆电导值，即开关磁阻电机的相电感；
b) 将开关磁阻电机的角速度在输入端d经过比例电路OA1和积分电路OA2，得到开关磁阻电机的转子位置角度；OA1的运算放大器Y1与外接电阻R1和外接电阻R2构成比例放大作用；OA2的运算放大器Y2与外接电阻R3和外接电容C1构成积分作用；
c) 在乘法器U1-AD633的输入端1和乘法器U1-AD633的输出端7之间接入电流反向电路OA3，其外接电阻R4和R5阻值相等，即电阻R4= R5=10k，电阻R6=1k，电阻R7=10k；乘法器U1-AD633的输入端2、4接地，乘法器U1-AD633的输入端6也与输入端g相连；
d) 将开关磁阻电机线性相电感特性元件W的输出端接入乘法器U1-AD633的输入端3，输入端g输入电压接入乘法器U1-AD633的另一输入端1；
e)  输入端g输入电流与输入端g输入电压和相电感值有下式关系：
，得到开关磁阻电机忆阻器线性模型，为常系数，。

Claims (1)

1.一种开关磁阻电机忆阻器线性建模方法，其特征在于：
a) 将同相运算放大电路的输入与反相运算放大电路的输入相连，作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输入端，将同相运算放大电路的输出与反相运算放大电路的输出通过同相加法运算电路相加，作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出端，构建出开关磁阻电机线性相电感特性元件W；
开关磁阻电机的转子位置角度                                                作为开关磁阻电机线性相电感特性元件的输入，由所构建的开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出得到忆电导值，即开关磁阻电机的相电感；
b) 将开关磁阻电机的角速度在输入端d经过比例电路OA1和积分电路OA2，得到开关磁阻电机的转子位置角度；OA1的运算放大器Y1与外接电阻R1和外接电阻R2构成比例放大作用；OA2的运算放大器Y2与外接电阻R3和外接电容C1构成积分作用；
c) 在乘法器U1-AD633的输入端1和乘法器U1-AD633的输出端7之间接入电流反向电路OA3；电流反向电路OA3外接电阻R4和R5的阻值相等，乘法器U1-AD633的输入端2、4接地，乘法器U1-AD633的输入端6与输入端g相连；
d) 将开关磁阻电机线性相电感特性元件的输出端接入乘法器U1-AD633的输入端3，输入电流及输入电压的输入端g接入乘法器U1-AD633的输入端1；
所述的输入电流与输入电压和相电感值有下式关系：
，得到开关磁阻电机忆阻器线性模型，其中为常系数。
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