CN117955402B - 基于负电流谐波注入的环形绕组结构srm转矩脉动优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及开关磁阻电机技术领域,具体是一种基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法,该方法是采用如下步骤实现的:步骤一:在环形绕组结构SRM运行过程中,实时采集环形绕组结构SRM的三相绕组电流、三相绕组电感、三相电流序列信号;步骤二:根据环形绕组结构SRM的三相绕组电流和三相绕组电感,计算出三种待注入负电流谐波;步骤三:根据环形绕组结构SRM的三相电流序列信号,确定每个电周期内的三个负电流谐波注入时段;步骤四:在每个电周期内的三个负电流谐波注入时段,将三种待注入负电流谐波注入环形绕组结构SRM的环形电流中。本发明解决了现有控制方法导致环形绕组结构SRM产生较大转矩脉动的问题,适用于环形绕组结构SRM。
Description
技术领域
本发明涉及开关磁阻电机技术领域,具体是一种基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法。
背景技术
环形绕组结构SRM(Switched Reluctance Motor,开关磁阻电机)因其具有高效、高动态响应、扭矩大的优点,而被广泛应用于电动汽车。在实际应用中,环形绕组结构SRM采用全桥功率变换器驱动(驱动电路如图1所示),并采用转速环、电流环双闭环控制(控制方法如图2所示),具体控制方法如下:一方面,环形绕组结构SRM反馈回的位置信号通过运算生成电流序列信号,通过电流序列信号控制全桥功率变换器的六个IGBT的通断,由此输出特定的电流。另一方面,在三相绕组的其中相邻两相之间施加可控电压源,通过可控电压源产生环形电流(环形电流参考值由转速环的输出和补偿电流给定)来提高绕组电流,由此解决全桥功率变换器驱动下三相绕组电流不一致的问题。然而实践表明,上述控制方法由于自身原理所限,在控制过程中会导致环形绕组结构SRM产生较大的转矩脉动,由此导致环形绕组结构SRM的运行平稳性较差、运行噪声较大、使用寿命较短。基于此,有必要发明一种基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法,以解决现有控制方法导致环形绕组结构SRM产生较大转矩脉动的问题。
发明内容
本发明为了解决现有控制方法导致环形绕组结构SRM产生较大转矩脉动的问题,提供了一种基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法。
本发明是采用如下技术方案实现的:
基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法,该方法是采用如下步骤实现的:
步骤一:在环形绕组结构SRM运行过程中,实时采集环形绕组结构SRM的三相绕组电流、三相绕组电感、三相电流序列信号;
步骤二:根据环形绕组结构SRM的三相绕组电流和三相绕组电感,计算出三种待注入负电流谐波;具体计算公式如下:
;
;
;
;
式中:表示第一种待注入负电流谐波;表示第二种待注入负电流谐波;
表示第三种待注入负电流谐波;表示负电流谐波的增益系数;表示环形绕组结构SRM的
A相绕组电感;表示环形绕组结构SRM的B相绕组电感;表示环形绕组结构SRM的C相绕
组电感;表示占比系数,且为已知量;表示环形绕组结构SRM换相稳定后的三相绕组
电流之和的幅值;
步骤三:根据环形绕组结构SRM的三相电流序列信号,确定每个电周期内的三个负电流谐波注入时段;
每个电周期内的第一个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为1、B相电流序列信号为0、C相电流序列信号为-1时对应的时段;
每个电周期内的第二个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为-1、B相电流序列信号为1、C相电流序列信号为0时对应的时段;
每个电周期内的第三个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为0、B相电流序列信号为-1、C相电流序列信号为1时对应的时段;
步骤四:在每个电周期内的三个负电流谐波注入时段,将三种待注入负电流谐波注入环形绕组结构SRM的环形电流中;具体步骤如下:
在每个电周期内的第一个负电流谐波注入时段,将第一种待注入负电流谐波
注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的A相绕组电感上升,由此使
得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小;
在每个电周期内的第二个负电流谐波注入时段,将第二种待注入负电流谐波
注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的B相绕组电感上升,由此使
得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小;
在每个电周期内的第三个负电流谐波注入时段,将第三种待注入负电流谐波
注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的C相绕组电感上升,由此使
得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小。
所述步骤三中,占比系数的值为0.14。
与现有控制方法相比,本发明所述的基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法在不改变环形绕组结构SRM的线圈结构及驱动电路的前提下,通过在环形绕组结构SRM的环形电流中注入负电流谐波,有效减小了环形绕组结构SRM的转矩脉动,由此有效提高了环形绕组结构SRM的运行平稳性、有效减小了环形绕组结构SRM的运行噪声、有效延长了环形绕组结构SRM的使用寿命。
为了验证本发明的有益效果,对负电流谐波注入前后的环形绕组结构SRM进行仿真实验(给定条件为:参考转速为500r/min,负载为3N·m,占比系数为0.14),得到负电流谐波注入前后环形绕组结构SRM的参数波形图和性能对比表。
负电流谐波注入前后环形绕组结构SRM的参数波形图包括:负电流谐波注入后环形绕组结构SRM的环形电流波形图(如图5所示)、负电流谐波注入前后环形绕组结构SRM的绕组电感波形图(如图6和图7所示)、负电流谐波注入前后环形绕组结构SRM的绕组电流波形图(如图8和图9所示)、负电流谐波注入前后环形绕组结构SRM的转矩波形图(如图10和图11所示)。
通过对比图6和图7可以看出:在给定条件下,负电流谐波注入后,绕组电感快速上升,换相更加平滑。通过对比图8和图9可以看出:在给定条件下,负电流谐波注入后,转矩脉动较大时刻的绕组电流明显减小。通过对比图10和图11可以看出:在给定条件下,负电流谐波注入后,转矩脉动明显减小。
负电流谐波注入前后环形绕组结构SRM的性能对比表如下:
。
通过上表可以看出:在给定条件下,负电流谐波注入后,转矩脉动同比降低了7.5%,铜耗同比降低了6.221W,铜耗占比同比降低了3.74%。
本发明有效解决了现有控制方法导致环形绕组结构SRM产生较大转矩脉动的问题,适用于环形绕组结构SRM。
附图说明
图1是环形绕组结构SRM的驱动电路的原理图。
图2是现有控制方法的控制框图。
图3是本发明的控制框图。
图4是本发明中环形绕组结构SRM的三相电流序列信号的波形图。
图5是负电流谐波注入后环形绕组结构SRM的环形电流波形图。
图6是负电流谐波注入前环形绕组结构SRM的绕组电感波形图。
图7是负电流谐波注入后环形绕组结构SRM的绕组电感波形图。
图8是负电流谐波注入前环形绕组结构SRM的绕组电流波形图。
图9是负电流谐波注入后环形绕组结构SRM的绕组电流波形图。
图10是负电流谐波注入前环形绕组结构SRM的转矩波形图。
图11是负电流谐波注入后环形绕组结构SRM的转矩波形图。
图中:C1表示电容;T1表示全桥功率变换器的第一个IGBT;T2表示全桥功率变换器
的第二个IGBT;T3表示全桥功率变换器的第三个IGBT;T4表示全桥功率变换器的第四个
IGBT;T5表示全桥功率变换器的第五个IGBT;T6表示全桥功率变换器的第六个IGBT;表示
全桥功率变换器的第一个桥臂的桥臂电流;表示全桥功率变换器的第二个桥臂的桥臂电
流;表示全桥功率变换器的第三个桥臂的桥臂电流;表示环形绕组结构SRM的A相绕组电
流;表示环形绕组结构SRM的B相绕组电流;表示环形绕组结构SRM的C相绕组电流;表
示环形绕组结构SRM的A相绕组电感;表示环形绕组结构SRM的B相绕组电感;表示环形
绕组结构SRM的C相绕组电感。
具体实施方式
基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法,该方法是采用如下步骤实现的:
步骤一:在环形绕组结构SRM运行过程中,实时采集环形绕组结构SRM的三相绕组电流、三相绕组电感、三相电流序列信号;
步骤二:根据环形绕组结构SRM的三相绕组电流和三相绕组电感,计算出三种待注入负电流谐波;具体计算公式如下:
;
;
;
;
式中:表示第一种待注入负电流谐波;表示第二种待注入负电流谐波;
表示第三种待注入负电流谐波;表示负电流谐波的增益系数;表示环形绕组结构SRM的
A相绕组电感;表示环形绕组结构SRM的B相绕组电感;表示环形绕组结构SRM的C相绕
组电感;表示占比系数,且为已知量;表示环形绕组结构SRM换相稳定后的三相绕组
电流之和的幅值;
步骤三:根据环形绕组结构SRM的三相电流序列信号,确定每个电周期内的三个负电流谐波注入时段;
每个电周期内的第一个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为1、B相电流序列信号为0、C相电流序列信号为-1时对应的时段;
每个电周期内的第二个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为-1、B相电流序列信号为1、C相电流序列信号为0时对应的时段;
每个电周期内的第三个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为0、B相电流序列信号为-1、C相电流序列信号为1时对应的时段;
步骤四:在每个电周期内的三个负电流谐波注入时段,将三种待注入负电流谐波注入环形绕组结构SRM的环形电流中;具体步骤如下:
在每个电周期内的第一个负电流谐波注入时段,将第一种待注入负电流谐波
注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的A相绕组电感上升,由此使
得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小;
在每个电周期内的第二个负电流谐波注入时段,将第二种待注入负电流谐波
注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的B相绕组电感上升,由此使
得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小;
在每个电周期内的第三个负电流谐波注入时段,将第三种待注入负电流谐波
注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的C相绕组电感上升,由此使
得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小。
所述步骤三中,占比系数的值为0.14。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式作出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法,其特征在于:该方法是采用如下步骤实现的:
步骤一:在环形绕组结构SRM运行过程中,实时采集环形绕组结构SRM的三相绕组电流、三相绕组电感、三相电流序列信号;
步骤二:根据环形绕组结构SRM的三相绕组电流和三相绕组电感,计算出三种待注入负电流谐波;具体计算公式如下:
;
;
;
;
式中:表示第一种待注入负电流谐波;/>表示第二种待注入负电流谐波;/>表示第三种待注入负电流谐波;/>表示负电流谐波的增益系数;/>表示环形绕组结构SRM的A相绕组电感;/>表示环形绕组结构SRM的B相绕组电感;/>表示环形绕组结构SRM的C相绕组电感;/>表示占比系数,且/>为已知量;/>表示环形绕组结构SRM换相稳定后的三相绕组电流之和的幅值;
步骤三:根据环形绕组结构SRM的三相电流序列信号,确定每个电周期内的三个负电流谐波注入时段;
每个电周期内的第一个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为1、B相电流序列信号为0、C相电流序列信号为-1时对应的时段;
每个电周期内的第二个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为-1、B相电流序列信号为1、C相电流序列信号为0时对应的时段;
每个电周期内的第三个负电流谐波注入时段是指A相电流序列信号为0、B相电流序列信号为-1、C相电流序列信号为1时对应的时段;
步骤四:在每个电周期内的三个负电流谐波注入时段,将三种待注入负电流谐波注入环形绕组结构SRM的环形电流中;具体步骤如下:
在每个电周期内的第一个负电流谐波注入时段,将第一种待注入负电流谐波注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的A相绕组电感/>上升,由此使得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小;
在每个电周期内的第二个负电流谐波注入时段,将第二种待注入负电流谐波注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的B相绕组电感/>上升,由此使得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小;
在每个电周期内的第三个负电流谐波注入时段,将第三种待注入负电流谐波注入环形绕组结构SRM的环形电流中,使得环形绕组结构SRM的C相绕组电感/>上升,由此使得环形绕组结构SRM的转矩脉动减小。
2.根据权利要求1所述的基于负电流谐波注入的环形绕组结构SRM转矩脉动优化方法,其特征在于:所述步骤三中,占比系数的值为0.14。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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