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一种高凸极率记忆电机充磁转速波动抑制方法

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


一种高凸极率记忆电机充磁转速波动抑制方法

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域,具体为一种高凸极率记忆电机充磁转速波动抑制方法。

背景技术

记忆电机(Memory machine,MM),内部放置有低矫顽力永磁,其磁化状态(Magnetization state,MS)可以通过施加直轴(d轴)脉冲电流进行调节,从而改变电机永磁磁链。因此,通过灵活的调节永磁磁链,记忆电机可以运行在多种场合,通常低速时,将电机永磁磁链调高,以产生大转矩;高速时,降低永磁磁链,降低弱磁损耗并且实现宽速运行。然而,记忆电机磁化状态调节时需要施加d轴脉冲电流,幅值较大,约为额定电流2-3倍,会引起较大转速波动,对于高凸极率记忆电机,磁阻转矩分量大,施加充磁d轴电流脉冲时,将会出现负的电磁转矩,负载时采用传统控制方法将会引起非常大的转速波动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高凸极率记忆电机充磁转速波动抑制方法,采用扰动观测器观测出负转矩出现的时间,从而通过将交轴(q轴)电流反向,可大大减小负转矩出现的时间,从而可以大大降低转速波动。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高凸极率记忆电机充磁转速波动抑制方法,包括:

定义q轴电流反向标志位CRflag,用于判断调磁期间是否需要将q轴电流反向以避免出现负的电磁转矩,从而降低电机调磁转速波动;当CRflag=1,表示速度控制器的输出需要反向,当CRflag=0,无需反向;

定义判断使能标志位Eflag,来防止调磁期间CRflag被错误置位的情况;Eflag=1,表示使能CRflag判断,即当满足切换条件电磁转矩

使用扰动转矩观测器来估计调磁期间的电磁转矩

非调磁期间,CRflag=0,Eflag=1;

调磁期间,在电流上升阶段,当

调磁期间,在电流下降阶段,当

调磁过程中,当CRflag=1时,速度控制器的输出值需要反向,作为参考值输出,即q轴电流反向,保证电机输出转矩非负。

进一步的,估计调磁期间的电磁转矩

记忆电机电磁转矩为:

式中,T

考虑到调磁与非调磁期间,记忆电机的机械方程写为:

式中,ω

T

扰动转矩T

式中,T

设计扰动转矩观测器具体表示为:

将式(5)与式(2)相减,可得速度误差

采用超扭曲算法,则扰动转矩观测值可表示为:

式中,k

调磁期间,电磁转矩观测值

由于调磁时间很短,因此负载转矩可认为与非调磁期间的值相同,可得

本发明至少具备以下有益效果:

1.本发明方法利用扰动转矩观测交轴电流反向标志,相比于实验测量方法,不受电机参数变化影响;

2.本发明方法跟传统方法比,通过基于扰动观测器的交轴电流反向控制,可以极大的降低记忆电机调磁转速波动。

当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1是本发明高凸极率记忆电机调速系统框图;

图2是本发明的交轴电流反向标志位的在线观测过程;

图3是本发明的基于扰动观测器的交轴电流反向控制方法结构图;

图4是本发明的扰动观测器的结构图;

图5是本发明的采用传统PI控制的充磁时转速波动;

图6是本发明的采用传统PI控制的充磁时电流波形;

图7是本发明的采用交轴电流反向控制的充磁时转速波形;

图8是本发明的采用交轴电流反向控制的充磁时电流波形。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本公开保护的范围。

请参阅图1-5,本发明提供一种技术方案:一种高凸极率记忆电机充磁转速波动抑制方法,具体步骤如下:

S1、定义q轴电流反向标志位CRflag,来判断调磁期间是否需要将q轴电流反向以避免出现负的电磁转矩,从而降低调磁转速波动;当CRflag=1,表示速度控制器的输出需要反向,当CRflag=0,无需反向;

S2、定义判断使能标志位Eflag,来防止调磁期间CRflag被错误置位的情况;当Eflag=1,表示使能CRflag判断,即当满足切换条件

S3、使用扰动转矩观测器来估计调磁期间的电磁转矩,记为

S4、非调磁期间,CRflag=0,Eflag=1;

S5、调磁期间,在电流上升阶段,当

S6、调磁期间,在电流下降阶段,当

具体的,调磁电流产生过程,如图1所示,磁化状态控制器根据当前磁化状态和转速产生永磁磁链参考值,脉冲电流发生器将根据此参考值产生对应的调磁电流;

上述所描述的CRflag观测的具体过程,如图2所示;

S7、调磁过程中,当CRflag=1时,速度控制器的输出值需要反向,作为参考值输出,即q轴电流反向,保证电机输出转矩非负;

图3为本发明的基于扰动观测器的q轴电流反向控制结构图,当CRflag置1时,速度控制器的输出反向后作为参考值,从而可以得到反向的q轴电流;

进一步的,估计调磁期间的电磁转矩

S5.1、记忆电机电磁转矩为:

式中,T

S5.2、考虑到调磁与非调磁期间,记忆电机的机械方程可写为:

式中,ω

扰动转矩T

式中,T

S5.3、设计扰动转矩观测器为:

将式(5)与式(2)相减,可得速度误差

采用超扭曲算法,则扰动转矩观测值可表示为:

式中,k

超扭曲算法为现有技术中常用的一种高阶滑模控制算法,其不需要滑模变量微分,既有传统滑模控制的优点,又可有效地抑制抖振现象;

该超扭曲滑模转矩观测器的结构如图4所示:

S5.4、调磁期间,电磁转矩观测值

由于调磁时间很短,因此负载转矩可认为与非调磁期间的值相同,可得:

图5-6为采用传统PI速度控制器充磁时的转速和电流波形,充磁时,由于i

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

技术分类

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