專(zhuān)利名稱(chēng)：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)混沌擴(kuò)頻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)混沌擴(kuò)頻方法，尤其適用于各種相數(shù)、各種功 率變換器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)由于定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、各相可獨(dú)立控制等優(yōu)點(diǎn)，特別適合一些環(huán)境 惡劣、要求連續(xù)工作的應(yīng)用領(lǐng)域。但是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)采用常規(guī)的脈寬調(diào)制PWM控制策 略時(shí)，高頻噪聲與電磁干擾嚴(yán)重，在一定程度上限制了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的推廣。傳統(tǒng)的抑 制開(kāi)關(guān)變換器、電機(jī)系統(tǒng)電磁干擾的方法多是在硬件上采取措施，如采用軟開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)、硬件 濾波等。這些方法只是補(bǔ)救措施，并非從源頭上降低電磁干擾，更增加了系統(tǒng)成本與體積。 電磁干擾的產(chǎn)生與功率變換器開(kāi)關(guān)管控制端的PWM信號(hào)頻率和脈沖位置密切相關(guān)，因此采 取措施調(diào)制PWM信號(hào)以擴(kuò)展頻帶，是一種從機(jī)理上抑制電磁干擾的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種方法簡(jiǎn)單，能降低電磁干 擾的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)混沌擴(kuò)頻方法。本發(fā)明的技術(shù)方案使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率調(diào)整前為‘通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)磁阻電 機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，與其給定轉(zhuǎn)速相比，得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率ec，設(shè)定開(kāi)關(guān)磁阻電 機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率ec的取值區(qū)間為[a，b]，在此基礎(chǔ)上得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率 模糊化參數(shù)L。，即 使脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率變化Δ f，即 式中β為調(diào)制度。就是脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率調(diào)整為f，即f = f 0+ Δ f讓開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率值以調(diào)整前的頻率&值為中心，混 沌態(tài)增加、降低，上下混沌態(tài)抖動(dòng)，調(diào)整調(diào)制度β值即可改變脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率抖動(dòng)幅度。有益效果由于采用了上述方案，基于混沌擴(kuò)頻方法，用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變 化率調(diào)整脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率，使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的電流功率譜分布得到了很大的改 善，脈寬調(diào)制PWM信號(hào)基頻及其倍頻處尖峰基本消失了，譜線變得平坦。能有效拓展頻譜帶 寬，抑制諧波尖峰，從機(jī)理上抑制了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的電磁干擾。此方法不需要附加混沌電路，只需適當(dāng)增加控制器對(duì)轉(zhuǎn)速的采集頻率，與傳統(tǒng)混沌調(diào)頻方法相比，對(duì)保持系統(tǒng)的穩(wěn) 定性更有利。是提高開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性的保證，性?xún)r(jià)比高、實(shí)用性強(qiáng)，效果好，具 有廣泛的應(yīng)用前景。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)三相不對(duì)稱(chēng)橋式功率變換器主電路結(jié)構(gòu)示 意圖；圖2是本發(fā)明的調(diào)頻前PWM頻率為5kHz條件下功率變換器各相主開(kāi)關(guān)供電總電 流波形示意圖；圖3是本發(fā)明的調(diào)頻前電流功率譜示意圖；圖4是本發(fā)明的調(diào)頻后功率變換器各相主開(kāi)關(guān)供電總電流波形示意圖；圖5是本發(fā)明的調(diào)頻后電流功率譜示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述圖1所示，是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)三相不對(duì)稱(chēng)橋式功率變換器主電路圖，圖中每相由兩 個(gè)主開(kāi)關(guān)和兩個(gè)二極管與每相繞組連接，用電流傳感器LEM測(cè)量該功率變換器各相主開(kāi)關(guān) 供電總電流i ；然后通過(guò)測(cè)量該總電流i的頻率得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，與電機(jī)給定 轉(zhuǎn)速相比，得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率ec，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率ec的取值 區(qū)間為[a，b]，如a為_(kāi)7，b為7，即開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率ec的取值區(qū)間為[_7，7]， 在此基礎(chǔ)上計(jì)算得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率模糊化參數(shù)^。，即 使脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率變化Δ f， 式中β為調(diào)制度，可為0.3、或0.2等，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)
頻率調(diào)整前為fo，即5.0kHZ。脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率變化Δ ·在
之間變
化。就是脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率調(diào)整為f，即f = f0+ Δ f(3)根據(jù)式(1) (2) (3)加入該混沌調(diào)頻策略后，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的脈寬調(diào)制PWM信
號(hào)頻率以調(diào)整前的頻率&為中心，在
之間上下混沌態(tài)抖動(dòng)，調(diào)整調(diào)制度
β值即可改變脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率抖動(dòng)幅度。圖2所示，是調(diào)頻前脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率為5. OkHz條件下功率變換器各相主開(kāi) 關(guān)供電總電流波形示意圖，圖3是調(diào)頻前電流功率譜示意圖。功率譜諧波點(diǎn)存在明顯尖峰， 特別是在1次、3次、5次諧波點(diǎn)處尖峰幅值相對(duì)較大。取β = 0. 2，根據(jù)上述公式(1) (2)(3)計(jì)算得到脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率變化范圍為4. 17kHz至6. 25kHz。調(diào)頻后，脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率以調(diào)整前的頻率5. OkHz為中心，在4. 17kHz至6. 25kHz之間混沌態(tài)抖動(dòng)，功率 變換器各相主開(kāi)關(guān)供電總電流波形如圖4所示，調(diào)頻后電流功率譜如圖5所示，基波峰值降 低量約17dB，3次諧波點(diǎn)峰值降低了約20dB，基波凸起也可以通過(guò)增加調(diào)制度β值的方式 進(jìn)一步抑制。可見(jiàn)，基于混沌擴(kuò)頻方法，用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率ec調(diào)整脈寬調(diào)制 PWM信號(hào)頻率，使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的電流功率譜分布得到了很大的改善，脈寬調(diào)制PWM信 號(hào)基頻5. OkHz及其倍頻處尖峰基本消失了，譜線變得平坦；能有效拓展頻譜帶寬，抑制諧 波尖峰，從機(jī)理上抑制了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的電磁干擾。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)制度β的值可進(jìn)一步 消減電流功率譜尖峰。調(diào)制度β的值越大頻帶擴(kuò)展范圍越寬，對(duì)譜線各諧波點(diǎn)峰值的削弱 也越明顯。
權(quán)利要求
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)混沌擴(kuò)頻方法，其特征是使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率調(diào)整前為f0，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)給定轉(zhuǎn)速相比，得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率ec，設(shè)定開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率ec的取值區(qū)間為[a，b]，在此基礎(chǔ)上得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率模糊化參數(shù)yec，即 <mrow><msub> <mi>y</mi> <mi>ec</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>14</mn> <mrow><mi>b</mi><mo>-</mo><mi>a</mi> </mrow></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <mi>ec</mi> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <mi>a</mi> <mo>+</mo> <mi>b</mi></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow> </mrow>使脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率變化Δf，即 <mrow><mi>Δf</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mo>-</mo><mi>β</mi><mo>·</mo><msub> <mi>y</mi> <mi>ec</mi></msub><mo>·</mo><msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn></msub> </mrow> <mrow><mn>7</mn><mo>+</mo><mi>β</mi><mo>·</mo><msub> <mi>y</mi> <mi>ec</mi></msub> </mrow></mfrac> </mrow>式中β為調(diào)制度。就是脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率調(diào)整為f，即f＝f0+Δf讓開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率值以調(diào)整前的頻率f0值為中心，混沌態(tài)增加、降低，即脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率值以調(diào)整前的頻率f0值為中心上下混沌態(tài)抖動(dòng)，調(diào)整調(diào)制度β的值，即可改變脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率抖動(dòng)幅度。
全文摘要
一種開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)混沌擴(kuò)頻方法，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，與其給定轉(zhuǎn)速相比，得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率，根據(jù)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差變化率，由混沌調(diào)頻策略，使其脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率值以調(diào)整前的頻率值中心，上下混沌態(tài)抖動(dòng)，調(diào)整調(diào)制度值即可改變脈寬調(diào)制PWM信號(hào)頻率抖動(dòng)幅度，使開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的電流功率譜分布得到了很大的改善，脈寬調(diào)制PWM信號(hào)基頻及其倍頻處尖峰基本消失，譜線變得平坦。能有效拓展頻譜帶寬，抑制諧波尖峰，從機(jī)理上抑制了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的電磁干擾。不需要附加混沌電路，只需適當(dāng)增加控制器對(duì)轉(zhuǎn)速的采集頻率，就能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性，性?xún)r(jià)比高、實(shí)用性強(qiáng)，效果好。
文檔編號(hào)H02M1/44GK101860197SQ20101017474
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月8日
發(fā)明者于東升, 陳昊 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)