1.一种用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制方法,其特征在于,该方法适用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的双定子工作模式,包括:实时在线采集电机的运行数据;所述运行数据包括:转子位置角、电机转速、内外定子绕组相电流及转子的角速度;
根据采集的电机运行数据计算得出内外定子绕组在k+1时刻的参考转矩值;
将采集的电机运行数据结合开关磁阻电机的转矩预测模型,得出内外定子相绕组k+1时刻的所有转矩预测值以及预测转矩的最大值与最小值;
根据离线设定的内定子的开通角、内定子的关断角、外定子的开通角、外定子的关断角和换相重叠角将转子周期进行分区;
判断当前转子位置所处的分区,并根据转子位置所处的分区对转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小进行比较,选择不同的参考转矩修正策略得出k+1时刻的参考转矩修正值;
所述判断当前转子位置所处的分区,并根据转子位置所处的分区对转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小进行比较,选择不同的参考转矩修正策略得出参考转矩修正值,包括:(1)若判断当前位置所处的区域为内定子换相—外定子单相导通区,则判断k+1时刻内定子上升相转矩的参考值Tref_in_rise(k+1)与内定子上升相的预测转矩最大值Tpre_in_rise_max(k+1)以及k+1时刻内定子转矩下降相转矩的参考值Tref_in_fall(k+1)与k+1时刻内定子转矩下降相的预测转矩最小值Tpre_in_fall_min(k+1)的大小关系;
若转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小判断结果为Tref_in_rise(k+1)≥Tpre_in_rise_max(k+1)、Tref_in_fall(k+1)≥Tpre_in_fall_min(k+1),则此时导通相的参考转矩修正策略如下:式中,Trev_in_rise(k+1)为k+1时刻内定子转矩上升相的参考转矩修正值,Trev_in_fall(k+1)为k+1时刻内定子转矩下降相的参考转矩修正值,Tref_in_fall(k+1)为k+1时刻内定子转矩下降相的参考转矩值,Trev_out(k+1)为k+1时刻外定子单相导通相的参考转矩修正值,Tref_out(k+1)为k+1时刻外定子单相导通相的转矩的参考值;
若转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小判断结果为Tref_in_rise(k+1)≥Tpre_in_rise_max(k+1)、Tref_in_fall(k+1)
若转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小判断结果为Tref_out_rise(k+1)≥Tpre_out_rise_max(k+1)、Tref_out_fall(k+1)≥Tpre_out_fall_min(k+1),则此时导通相的参考转矩修正策略如下:式中,Trev_out_rise(k+1)为k+1时刻外定子转矩上升相的参考转矩修正值,Trev_out_fall(k+
1)为k+1时刻外定子转矩下降相的参考转矩修正值,Tref_out_fall(k+1)为k+1时刻外定子转矩下降相的参考转矩值,Trev_in(k+1)为k+1时刻内定子单相导通相的参考转矩修正值,Tref_in(k+1)是k+1时刻内定子单相导通相的转矩的参考值;
若转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小判断结果为Tref_out_rise(k+1)≥Tpre_out_rise_max(k+1)、Tref_out_fall(k+1)
2.根据权利要求1所述的用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制方法,其特征在于,所述根据采集的电机运行数据计算得出内外定子绕组在k+1时刻的参考转矩值,包括:将电机的参考转速与采集到的电机转速通过PI环节得到参考转矩;
将参考转矩通过内外定子转矩分配函数得到内外定子的参考转矩值;
根据得到的内外定子的参考转矩值以及采集得到的转子位置角、转子的角速度,计算得到k+1时刻的转子位置角;
通过k+1时刻的转子位置角以及内外定子的参考转矩值,得到内外定子绕组在k+1时刻的参考转矩值。
3.根据权利要求2所述的用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制方法,其特征在于,所述内外定子转矩分配函数为:式中,Tref(in)和Tref(out)分别表示内定子的参考转矩和外定子的参考转矩。
4.根据权利要求3所述的用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制方法,其特征在于,内外定子相绕组在k+1时刻的转矩参考值为:Tref_in(k+1)=Tref(in)·f(θk+1)
Tref_out(k+1)=Tref(out)·f(θk+1)
式中,Tref_in(k+1)为内定子相绕组k+1时刻的转矩参考值,Tref_out(k+1)为外定子相绕组k+1时刻的转矩参考值,f(θ)表示内外定子相绕组的转矩分配函数。
5.根据权利要求1所述的一种用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制方法,其特征在于,所述将采集的电机运行数据结合开关磁阻电机的转矩预测模型,得出内外定子相绕组k+1时刻的所有转矩预测值及预测转矩的最大值与最小值,包括:建立开关磁阻电机的转矩预测模型,所述转矩预测模型为:
Tpre(k+1)=T[i(k+1),θk+1]
式中,i(k+1)表示k+1时刻相绕组的电流预测值,ΔT表示采样周期,R表示相绕组的等效电阻值,Ψk表示k时刻相绕组的磁链值,Uk为绕组两端的相电压;
根据候选的电压状态得出所对应的电压值;所述候选的电压状态有:“1”,即上下两个开关管都开通的状态;“0”,即上开关管开通、下开关管关断的状态;“‑1”,即上下两个开关管都关断的状态;
三种候选电压状态所对应的电压值为:
式中,Ubus表示母线电压,UT表示开关管的管压降,UD表示二极管的压降;
将三个候选电压状态所对应的电压值带入到电流预测公式中,得到所有的k+1时刻的电流预测值;
将i(k+1)和θk+1经转矩查表Tpre(k+1)=T[i(k+1),θk+1]可以得到k+1时刻的所有转矩预测值;其中,当电压值选取状态“1”时所得到的转矩预测值为预测转矩的最大值Tpre_max(k+
1),电压值选取状态“‑1”时所得到的转矩预测值为预测转矩的最小值Tpre_min(k+1)。
6.根据权利要求1所述的一种用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制方法,其特征在于,根据离线设定的内定子的开通角θon_in、内定子的关断角θoff_in、外定子的开通角θon_out、外定子的关断角θoff_out和换相重叠角θov将转子周期进行分区,分区依据为:若满足θon_in<θ<θon_in+θov或者θoff_in<θ<θoff_in+θov则为内定子的换相区;
若满足θon_out<θ<θon_out+θov或者θoff_out<θ<θoff_out+θov则为外定子的换相区;
若满足θon_in+θov≤θ≤θoff_in则为内定子的单相导通区;
若满足θon_out+θov≤θ≤θoff_out则为外定子的单相导通区;
将判断的结果进行组合即可得到转子位置角所处的分区;
所述转子周期的分区包括:内定子换相—外定子单相导通;内定子单相导通—外定子换相区。
7.根据权利要求1所述的一种用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制方法,其特征在于,所述代价函数的表达式为:2
J=[Trev(k+1)‑Tpre(k+1)]
式中,Trev(k+1)表示k+1时刻的参考转矩修正值,Tpre(k+1)表示k+1时刻的转矩预测值。
8.根据权利要求7所述的一种用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制方法,其特征在于,通过代价函数得到内外定子各相绕组的功率变换器开关管的状态信号的方法为:将k时刻预测的所有的k+1时刻的预测转矩以及k+1时刻的参考转矩修正值带入到代价函数中,选取令代价函数最小的转矩预测值所对应的状态作为k时刻的各相绕组的功率变换器的开关管的状态信号;
若选择结果为“1”状态,则该相功率变换器开关管的状态为上下两个开关管都开通;若选择结果为“0”状态,则该相功率变换器开关管的状态为上开关管开通,下开关管关断;若选择结果为“‑1”状态,则该相功率变换器开关管的状态为上下两个开关管都关断。
9.一种用于新型解耦型双定子开关磁阻电机的转矩脉动抑制装置,其特征在于,该装置包括:数据采集模块,用于实时在线采集电机的运行数据;所述运行数据包括:转子位置角、电机转速、内外定子绕组相电流及转子的角速度;
参考转矩模块,用于根据采集的电机运行数据计算得出内外定子绕组在k+1时刻的参考转矩值;
模型预测模块,用于将采集的电机运行数据结合开关磁阻电机的转矩预测模型,得出内外定子相绕组k+1时刻的所有转矩预测值以及预测转矩的最大值与最小值;
分区模块,用于根据离线设定的内定子的开通角、内定子的关断角、外定子的开通角、外定子的关断角和换相重叠角将转子周期进行分区;
参考转矩修正模块,用于判断当前转子位置所处的分区,并根据转子位置所处的分区对转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小进行比较,选择不同的参考转矩修正策略得出参考转矩修正值;
所述判断当前转子位置所处的分区,并根据转子位置所处的分区对转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小进行比较,选择不同的参考转矩修正策略得出参考转矩修正值,包括:(1)若判断当前位置所处的区域为内定子换相—外定子单相导通区,则判断k+1时刻内定子上升相转矩的参考值Tref_in_rise(k+1)与内定子上升相的预测转矩最大值Tpre_in_rise_max(k+1)以及k+1时刻内定子转矩下降相转矩的参考值Tref_in_fall(k+1)与k+1时刻内定子转矩下降相的预测转矩最小值Tpre_in_fall_min(k+1)的大小关系;
若转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小判断结果为Tref_in_rise(k+1)≥Tpre_in_rise_max(k+1)、Tref_in_fall(k+1)≥Tpre_in_fall_min(k+1),则此时导通相的参考转矩修正策略如下:式中,Trev_in_rise(k+1)为k+1时刻内定子转矩上升相的参考转矩修正值,Trev_in_fall(k+1)为k+1时刻内定子转矩下降相的参考转矩修正值,Tref_in_fall(k+1)为k+1时刻内定子转矩下降相的参考转矩值,Trev_out(k+1)为k+1时刻外定子单相导通相的参考转矩修正值,Tref_out(k+1)为k+1时刻外定子单相导通相的转矩的参考值;
若转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小判断结果为Tref_in_rise(k+1)≥Tpre_in_rise_max(k+1)、Tref_in_fall(k+1)
若转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小判断结果为Tref_out_rise(k+1)≥Tpre_out_rise_max(k+1)、Tref_out_fall(k+1)≥Tpre_out_fall_min(k+1),则此时导通相的参考转矩修正策略如下:式中,Trev_out_rise(k+1)为k+1时刻外定子转矩上升相的参考转矩修正值,Trev_out_fall(k+
1)为k+1时刻外定子转矩下降相的参考转矩修正值,Tref_out_fall(k+1)为k+1时刻外定子转矩下降相的参考转矩值,Trev_in(k+1)为k+1时刻内定子单相导通相的参考转矩修正值,Tref_in(k+1)是k+1时刻内定子单相导通相的转矩的参考值;
若转矩参考值与预测转矩的最大值和最小值的大小判断结果为Tref_out_rise(k+1)≥Tpre_out_rise_max(k+1)、Tref_out_fall(k+1)
功率变换器,用于根据得出的开关管的状态信号,实现对新型解耦型双定子开关磁阻电机的控制。