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专利号: 2014104319887
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三相开关磁阻电机转矩脉动三电平抑制方法,其特征在于:

a.在转子位置区间[0°,θr/3]设置第一组转矩阈值th1low、th1zero、th1up,在转子位置区间[θr/3,θr/2]设置第二组转矩阈值th2low、th2zero、th2up,这6个转矩阈值满足条件:th1up>th1zero>th2up>0    (1)

0>th1low>th2zero>th2low    (2)

|th1zero|=|th2zero|    (3)

|th1up|=|th2low|    (4)

|th2up|=|th1low|    (5)

其中,转子位置0°为最小相电感位置,转子位置θr为齿距角即一个转子周期,半个转子周期是θr/2;

b.设置励磁状态SA为A相供电励磁状态,励磁状态SA=1表示A相励磁电压为正,励磁状态SA=0表示A相励磁电压为零,励磁状态SA=-1表示A相励磁电压为负;设置励磁状态SB为B相供电励磁状态,励磁状态SB=1表示B相励磁电压为正,励磁状态SB=0表示B相励磁电压为零,励磁状态SB=-1表示B相励磁电压为负,期望的总平滑转矩为Te;

c.对相邻的A相和B相供电励磁,A相供电励磁比B相供电励磁超前θr/3,此时,A相关断,B相开通,通过将A相到B相分为两个区间的换相过程,实现三相开关磁阻电机转矩脉动的三电平抑制;

所述A相到B相分为两个区间的换相过程:

(1)在转子位置区间[0°,θ1],A相使用第二组转矩阈值th2low、th2zero、th2up,B相使用第一组转矩阈值th1low、th1zero,th1up,临界位置θ1是在换相过程中自动出现的,无需额外进行计算;

(1.1)在转子位置0°位置进入B相导通周期,设定初始励磁状态SB=1,B相电流和转矩从

0开始增大;励磁状态SA保持原有状态SA=1,A相电流与转矩增加;总转矩增加;

(1.2)当总转矩增加到转矩值Te+th2up,励磁状态SA由1转换为-1,A相转矩减小;B相保持原有状态,B相转矩继续增加;由于此时B相电感变化率及相电流较小,B相转矩增加速率小于A相转矩下降速率,总转矩变化趋势由A相决定,总转矩减小;

(1.3)当总转矩首先减小到转矩值Te+th1low,不满足A、B两相状态转移条件,励磁状态SA和SB保持原有状态,总转矩继续减小;

(1.4)当总转矩减小到转矩值Te+th2zero,触发A相状态由励磁状态SA=-1转变为励磁状态SA=0,A相转矩减小,但减小速率比励磁状态SA=-1时要小;B相保持原有励磁状态,转矩继续增加;此时在励磁状态SA=0,励磁状态SB=1的情况下,A相转矩减小速率大于B相转矩增加速率,总转矩减小;

(1.5)当总转矩减小到转矩值Te+th2low,满足A相状态转移条件,A相状态由励磁状态SA=0转变为励磁状态SA=1,A相转矩增大;B相保持原有状态,转矩继续增加;总转矩增加;

(1.6)当总转矩依次增加到转矩值Te+th2zero与Te+th1low,但均不满足A、B相的状态转移条件,总转矩继续增加;

(1.7)当总转矩增加到转矩值Te+th2up,重复步骤(1.2)~(1.6),B相状态未被触发而改变,保持励磁状态SB=1;A相励磁状态在1、0和-1间切换,将总转矩控制在[Te+th2low,Te+th2up]之间,从而抑制三相开关磁阻电机转矩在转子位置区间[0°,θ1]的脉动;

(1.8)随着转子位置增大,B相电感变化率及电流增大到一定水平,在某一临界位置之后,当励磁状态SA=0,励磁状态SB=1时,A相转矩减小速率小于B相转矩增加速率,总转矩上升;

(2)在转子位置区间[θ1,θr/3],A相继续使用第二组转矩阈值th2low、th2zero、th2up,B相继续使用第一组转矩阈值th1low、th1zero、th1up;

(2.1)在转子位置θ1位置,总转矩达到转矩值Te+th2up,A相状态切换为励磁状态SA=-1;

B相保持励磁状态SB=1,在该位置A相转矩在负供电电压激励下的下降速率大于B相转矩在正供电电压激励下的增加速率,因此总转矩下降;然而该状况在随后发生改变,随着转子位置增加,尽管A、B两相励磁状态均未变,但A相在励磁状态SA=-1状态下的转矩下降速率小于B相在励磁状态SB=1状态下的转矩增加速率,从而总转矩上升;

(2.2)当总转矩上升到转矩值Te+th2up,励磁状态SA和励磁状态SB均未被触发改变状态,总转矩继续上升;

(2.3)当总转矩达到转矩值Te+th1zero,满足B相状态转移条件,励磁状态SB转换为0,B相转矩减小;A相保持原有励磁状态SA=-1,总转矩减小;

(2.4)当总转矩减小到转矩值Te+th2up,励磁状态SA和励磁状态SB均未被触发改变状态,总转矩继续减小;

(2.5)当总转矩减小到转矩值Te+th1low,满足B相状态转移条件,励磁状态SB转换为1,B相转矩增加;A相保持原有励磁状态SA=-1,总转矩上升;

(2.6)重复步骤(2.2)~(2.5),励磁状态SA保持-1,A相转矩和电流持续变小;励磁状态SB在0和1之间切换,总转矩被控制在[Te+th1low,Te+th1zero]之间,从而抑制三相开关磁阻电机转矩在转子位置区间[θ1,θr/3]的脉动;

(2.7)当转子位于临界位置,B相转矩在励磁状态SB=0时转矩增加,且增加速率大于A相在励磁状态SA=-1时转矩下降速率,此时总转矩上升;

(2.8)当总转矩上升至转矩值Te+th1up,B相状态被触发改变,励磁状态SB从0转为-1,B相转矩减小;A相转矩继续减小,总转矩减小;

(2.9)当总转矩依次减小到转矩值Te+th1zero与转矩值Te+th2up,励磁状态SA和励磁状态SB均未被触发改变状态,总转矩继续减小;

(2.10)当总转矩减小到转矩值Te+th1low,励磁状态SB被触发改变为1,B相转矩增加;A相保持原有状态,A相转矩继续减小,总转矩增加;

(2.11)当总转矩增加到转矩值Te+th1zero,励磁状态SB被触发改变为0,励磁状态SA保持为-1,此时情况与(2.7)相同,重复步骤(2.7)~(2.11),励磁状态SA保持-1,励磁状态SB在-

1,0和1之间切换,总转矩被控制在[Te+th1low,Te+th1up]之间,从而抑制三相开关磁阻电机转矩在转子位置区间[θ1,θr/3]的脉动;

(2.12)当转子位于临界位置,B相转矩在励磁状态SB=0、励磁状态SA=-1时总转矩不再增加,而是降低,从此刻起重复步骤(2.2)~(2.5),总转矩被控制在[Te+th1low,Te+th1zero]之间,从而抑制三相开关磁阻电机转矩在转子位置区间[θ1,θr/3]的脉动。

对相邻的B相和C相供电励磁,B相供电励磁比C相供电励磁超前θr/3时的转矩阈值设定、换相过程、B相和C相励磁状态切换转移方法,与上述情况类似;

对相邻的C相和A相供电励磁,C相供电励磁比A相供电励磁超前θr/3时的转矩阈值设定、换相过程、C相和A相励磁状态切换转移方法,与上述情况类似。