通常开关磁阻电机控制系统的闭环系统分为两个控制环:速度控制环和电流控制环,如图4.15所示。速度控制环的控制目标是调节电机转速,该控制环以参考转速作为输入量,由参考转速和实测的转速得到转速差,转速控制器将转速差值作为输入量经过运算得到参考转矩,然后由转矩模型得到电机每一相的参考电流值。电流控制环的目标是调节电流,该控制环以速度控制环得到的参考电流作为输入量,以参考电流和实测电流的差值作为电流控制器的输入,得到电机每一相的参考端电压,通过调节PWM的占空比即可改变电机的平均端电压,从而使电机达到期望的转矩。
图4.15 基于转矩模型的开关磁阻电机控制闭环
在电机系统中,转矩是机电联系的枢纽,无论是调速还是控制转子位置,最终都可归结为电动机电磁转矩的调整。电磁转矩脉动的大小直接影响驱动系统的输出特性。如何获取最佳的绕组电流波形从而输出恒定转矩、减小转矩脉动是本节的重点。
由式(4.23)可知,线性模型下的转矩模型如式(4.24)所示。
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因此基于线性模型的思想,为了得到恒定的转矩,对应地需输入恒定的电流。而实际测试中,对SRM加载恒定的相电流,输出的转矩模型如图4.16所示。转矩不仅在换相阶段存在转矩脉动,而且在非换相期间也存在转矩的波动。显然这是因为忽略了SRM输出转矩的非线性特性。
图4.16 线性模型中恒转矩控制的转矩输出
正是由于线性模型简便的近似化,使得电机的输出转矩有较大的波动,模型的不准确性更是导致了转矩调节的延时。为了得到更加稳定的转矩输出和更快速的转矩调节,需要根据电机的转矩模型来调整速度控制环输出的参考电流,从而及时地调整电机的瞬时转矩(见图4.17)。
图4.17 转矩模型的输入输出
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