開關磁阻電機直接瞬時轉矩控制中位置識別的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種開關磁阻電機直接瞬時轉矩控制方法，尤其涉及一種開關磁阻電 機直接瞬時轉矩控制中位置識別的方法。
【背景技術】
[0002] 開關磁阻電機傳統的控制方式主要以控制電流參數為主，包括電流斬波方式 (CCC)、位置角控制方式（APC)和電壓斬波控制方式（VC)。其中，電流斬波方式通過固定開 通角和關斷角達到限制電流幅值的目的，常用于低速控制區域，但由于電機在兩相重疊區 域電流變化率小，因此容易在電機開通和關斷續流期間產生轉矩脈動；位置角控制方式通 過調節開通角和關斷角的時機來獲取足夠輸出轉矩，該方法雖然考慮通過調節轉矩控制電 機轉速，但往往適用于電機高速運行，無法保證低速運行時轉矩在換相區域平穩過渡，因此 存在著局限性；電壓斬波控制方式是一種通過改變繞組PWM占空比來實現控制電流大小的 方式，但是沒有對每相瞬時轉矩進行跟蹤控制，所以很難抑制轉矩脈動，并且對器件的要求 較高。由此可見，傳統的控制思想大多是改變電流幅值或者PWM占空比來進行系統調速，但 這樣的控制方式并沒有針對開關磁阻電機電磁特性本質，忽視了轉矩脈動問題，所以也就 不能保證輸出轉矩恒定。
[0003] 因此，在現代控制理論研宄中，學者們逐漸把目光投入到了轉矩分析上，隨著仿真 技術的不斷進步，學術上產生了諸如神經網絡法、模糊控制法、自適應法等的現代智能控制 理論。不過以上現代智能控制策略大都利用Mtalab、Simulink等軟件分析仿真為主，從相 關波形數據和論證結果上來看，確實可以獲得開關磁阻電機良好的恒轉矩特性。但是開關 磁阻電機是基于功率變換器的整體系統，因此還需要理論與實踐結合，配合工程實踐進行 深入研宄探索，才能發揮開關磁阻電機最大特點。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是為解決目前開關磁阻電機控制方式容易產生轉矩脈動，不能保證 輸出轉矩恒定的技術問題。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明提供一種開關磁阻電機直接瞬時轉矩控制中位置 識別的方法，所述開關磁阻電機為三相，分別為A相、B相和C相，所述方法包括：
[0006] 采用旋轉變壓器測量所述開關磁阻電機的轉子位置，所述旋轉變壓器測得的開關 磁阻電機轉子角位置模擬量信號經數字轉換器變換成正交編碼脈沖（QEP)信號，將所述 QEP信號送入數字信號處理器（DSP)，由所述DSP對QEP脈沖進行捕獲并計數，隨著所述開 關磁阻電機轉子位置的變化，計數的QEP脈沖數量P在開關磁阻電機的一個電感周期內從 0增加到M ;
[0007] 根據所述旋轉變壓器的單位零位信號（Z信號）周期內的所述QEP脈沖的數量P 確定所述開關磁阻電機的電極位置及通電相；
[0008] 將所述開關磁阻電機的一個電感周期平均分為相鄰且連續的若干通電區域，通電 區域的數量N為3的倍數，其中第一通電區域的起始端為所述旋轉變壓器的零位位置，所述 M個QEP脈沖在各通電區域平均分布。
[0009] 進一步地，所述開關磁阻電機為12/8極。
[0010] 進一步地，所述旋轉變壓器為8對極。
[0011] 進一步地，所述M = 2048。
[0012] 進一步地，所述N = 6。
[0013] 進一步地，如果所述旋轉變壓器的Z信號位置安裝在C相電感最小的位置，則Z信 號位置為所述P = 0的位置，所述C相的通電區域為0 < P < 683，B相的通電區域為683 < P < 1366, A相的通電區域為1366彡P < 2048。
[0014] 進一步地，在所述DSP中，用Qepa、Qepb和Qepc分別表示所述開關磁阻電機在一 個電感周期里A、B和C相的定子和轉子相對位置的QEP脈沖計數的數量，當DSP捕獲到所 述Z信號時，則Q印a、Q印b和Q印c均在DSP捕獲QEP脈沖的中斷里自加；當Q印a = 0時， A相處于不對齊位置臨界點而開始進入電感上升區并導通；當Qepa = 1024時，A相處于對 齊位置臨界點而開始進入電感下降區并關斷；當Qepb = 0時，B相處于不對齊位置臨界點 而開始進入電感上升區并導通；當Q印b = 1024時，B相處于對齊位置臨界點而開始進入電 感下降區并關斷；當Q印c = 0時，C相處于不對齊位置臨界點而開始進入電感上升區并導 通；當Q印c = 1024時，C相處于對齊位置臨界點而開始進入電感下降區并關斷。
[0015] 本發明采用直接瞬時轉矩控制策略，通過數字標識位置方法精確了轉矩分配函 數，進行"電流一位置一轉矩"的轉矩分配函數三維曲線簇搭建，利用2048個計數QEP脈 沖去標識開關磁阻電機一個通電周期45°，使得位置查詢更為精確；利用數字標識即可確 定通電相，應用中更為方便；有效改善開關磁阻電機的轉矩脈動問題，提高電機的效率，減 小振動和噪聲。
【附圖說明】
[0016] 圖1為開關磁阻電機三相電感通電區域圖。
[0017] 圖2為本發明的電氣原理框圖。
[0018] 圖3為三相12/8極開關磁阻電機三相瞬時轉矩示意圖。
[0019] 圖4為"電流-位置-轉矩"的轉矩分配函數。
【具體實施方式】
[0020] 現在結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意 圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成，且其不應理 解為對本發明的限制。
[0021] 圖2為本發明的電氣原理框圖，旋轉變壓器測量開關磁阻電機轉子的角位置，經 位置解調電路后送入DSP (數字信號處理器），DSP根據測得的角位置控制功率變換器的導 通和關斷，進而達到控制開關磁阻電機轉矩的目的。
[0022] 圖3是根據下表1"5A電流下的轉矩分配表"繪制的三相12/8極開關磁阻電機三 相瞬時轉矩示意圖。
[0023] 表 1
[0024]
[0025] 表中，0為