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专利号: 2018106480405
申请人: 淮北思尔德电机有限责任公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种开关磁阻电机系统效率优化控制方法,其特征在于:根据目标功率和转速确定开通角优化区间,在开通角优化区间内采用黄金分割法迭代调节开通角,使系统的效率最优;与此同时,功率闭环调节电流参考值,最终实现系统在全速范围内以最优效率输出目标功率。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机系统效率优化控制方法,其特征在于:所述根据目标功率和转速确定开通角优化区间,在开通角优化区间内采用黄金分割法迭代调节开通角是指:将关断角设置在最优值并保持不变,通过两个阶段来优化开通角,第一阶段,根据目标功率和转速,由公式计算出开通角拟合值,以开通角拟合值为中心,构建开通角优化区间为[θinit –N/2  , θinit +N/2],式中:θinit是开通角拟合值,Pref为目标功率,PN为额定功率,Ppu为功率标幺值,n为转速,nN为额定转速,npu为转速标幺值,a、b、c、d是多项式系数,N为初始优化区间的长度;

第二阶段,在开通角优化区间内,采用黄金分割法迭代调节开通角,使系统的效率不断增加。

3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机系统效率优化控制方法,其特征在于:所述根据目标功率和转速确定开通角优化区间,当电机的转速和目标功率变化较小时,对效率优化法进行改进,引入转速和目标功率观测器,开通角拟合值的变化量不超过初始优化区间的长度,则同样以开通角拟合值为中心,以上一稳定状态下的最优效率开通角为优化区间首部或尾部,构造相对较短的开通角优化区间,从而缩短优化过程;若转速和目标功率变化较大时,即开通角拟合值的变化量超过初始优化区间的长度,则重复开通角优化的第一阶段和第二阶段。

4.根据权利要求1所述的开关磁阻电机系统效率优化控制方法,其特征在于:所述功率闭环调节电流参考值是指:当功率闭环控制达到稳定后,启动效率优化法,若前后两个稳定状态下机械功率的变化量超过某一阈值时,系统继续按照黄金分割寻优策略输出开通角;

若前后两个稳定状态下机械功率的变化量不超过某一阈值时,即系统已运行于效率相对较优值,停止优化并将前后两个稳定状态下开通角的平均值作为此工况下的最优效率开通角。

5.根据权利要求1所述的开关磁阻电机系统效率优化控制方法,其特征在于:所述开关磁阻电机系统,当开关磁阻电机中低速运行时,对中低速斩波模式的关断角进行优化,测量并得到系统在不同工况下的输出功率和电效率的数据,通过分析数据获得最优关断角,实现输出功率与效率之间的均衡优化;当开关磁阻电机高速运行时,为增加绕组导通区间,采用角度位置控制,即将开通角或关断角设置在最优值,调节关断角或开通角来实现控制目标;在全速范围内采用电流斩波控制实现功率闭环,即目标功率与功率的差值经过PI调节器后输出电流参考值,与相电流比较,产生滞环控制信号。

6.根据权利要求5所述的开关磁阻电机系统效率优化控制方法,其特征在于:所述对中低速斩波模式的关断角进行优化是指:当开关磁阻电机中低速运行时,为限制相电流的幅值,采用电流斩波控制,即将开通角和关断角设置在最优值,通过调节电流参考值,使开关磁阻电机系统的输出电压或功率跟随目标值的变化而变化。

7.根据权利要求2所述的开关磁阻电机系统效率优化控制方法,其特征在于:所述确定开通角优化区间的步骤如下:A、检测Pref和n是否发生变化,若发生变化则执行步骤B,否则继续执行步骤D L;

~

B、根据公式计算出开通角拟合值θinit,并以此为中心构造开通角优化区间为[θL  , θR],其中θL=θinit-N/2,θR=θinit+N/2;

C、在优化区间[θLθR]内插入两点θ1,θ2,θ1=θL+0.382×(θR-θL),θ2=θL+0.618×(θR-θL);

D、若|θR-θL|≤θε,则最优效率开通角θopt为0.5×(θR+θL),将开通角设置为θopt,执行步骤A,否则执行步骤E;

E、将开通角设置为θ1,关断角设置在最优值,功率闭环调节电流参考值;

F、若功率闭环控制达到稳定,即|Pref-Pout|≤Pε,执行步骤G,否则继续执行步骤F;

G、计算并保存系统效率为η1;

H、将开通角设置为θ2,关断角设置在最优值,功率闭环调节电流参考值;

I、若功率闭环控制达到稳定,即|Pref-Pout|≤Pε,执行步骤J,否则继续执行步骤I;

J、计算并保存系统效率为η2;

K、若|η1-η2|≤ηε,则最优效率开通角θopt为0.5×(θ2+θ1),将开通角设置为θopt,执行步骤A,否则执行步骤L;

L、若η1≥η2,则更新搜索区间为[θL  , θ2],将θ2赋于θR,否则更新搜索区间为[θ1  , θR],将θ1赋予θL,执行步骤D;

其中步骤D L为黄金分割优化算法,若黄金分割优化算法执行完成,即|η1-η2|≤ηε或|~θR-θL|≤θε,则系统完成此工况下的开通角优化,停止迭代开通角,执行步骤A,等待系统运行工况的变化。