[發(fā)明專利]無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的定子磁鏈給定方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910234507.2
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101702607A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏海峰;黃巧亮
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P21/14
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無刷直流電機，尤其涉及其直接轉(zhuǎn)矩控制的定子磁鏈給定方法。

背景技術(shù)

無刷直流電機既具備交流電機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，又具備直流電機的運行效率高、調(diào)速性能好等優(yōu)點。近年來，無刷直流電機的成本逐步降低，越來越廣泛地應(yīng)用于高性能調(diào)速系統(tǒng)和伺服控制系統(tǒng)中。

直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標系下計算與控制電機轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向，借助離散的兩點式滯環(huán)調(diào)節(jié)器產(chǎn)生PWM信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。該控制策略省掉了復(fù)雜的矢量變換，將電動機的數(shù)學(xué)模型簡化處理，控制結(jié)構(gòu)簡單、控制手段直接，信號處理的物理概念明確，控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，是一種具有高動態(tài)性能的電機控制方法。

無刷直流電機的定子磁鏈運動軌跡非常復(fù)雜，定子磁鏈的正確給定對無刷直流電機起動控制、轉(zhuǎn)矩脈動的抑制和電機運行效率的改善起至關(guān)重要的作用，是直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)。無刷直流具有方波氣隙磁密，整距集中繞組和梯形反電勢，理想電流波形為矩形。整距集中繞組通以矩形波電流，其電樞反應(yīng)磁場為跳躍旋轉(zhuǎn)的平頂波；轉(zhuǎn)子永磁體則產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)的勵磁磁場。跳躍旋轉(zhuǎn)的電樞反應(yīng)磁場與連續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子勵磁磁場合成的氣隙磁場非常復(fù)雜，這種復(fù)雜的氣隙磁場導(dǎo)致了特殊的定子磁鏈運動軌跡。

英國謝菲爾德大學(xué)的Yong?Liu等提出了無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理，但沒有涉及定子磁鏈的給定。美國學(xué)者Ozturk?Salih?Baris等通過省去磁鏈控制環(huán)節(jié)，略去磁鏈給定問題來實現(xiàn)一種近似的無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制。天津大學(xué)的王曉遠、南京航空航天大學(xué)的高瑾等僅指出給定磁鏈應(yīng)該與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)，但并未涉及具體的給定方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種適用于無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制的定子磁鏈給定方法，有效提高無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的運行性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：將轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定ψ_f^*和定子電樞反應(yīng)磁鏈給定ψ_a^*兩部分分別設(shè)定，再將這兩部分通過矢量合成得到定子磁鏈給定ψ_S^*，轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定ψ_f^*由轉(zhuǎn)子永磁體勵磁產(chǎn)生，通過反電勢e積分得到三相轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈ψ_f，三相轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈ψ_f通過CLARK變換在α-β坐標系合成矢量得到轉(zhuǎn)子感應(yīng)磁鏈給定ψ_f^*；定子電樞反應(yīng)磁鏈給定ψ_a^*由定子電流產(chǎn)生，采用電流參考法設(shè)計，由ψ_a＝L×i得到三相電樞反應(yīng)磁鏈，L為電機相電感，i為電機相電流，通過CLARK變換將三相電樞反應(yīng)磁鏈ψ_a在α-β坐標系合成矢量得到定子電樞反應(yīng)磁鏈ψ_a^*給定。

本發(fā)明的有益效果是：

1、給定定子磁鏈與控制系統(tǒng)理想的定子磁鏈運行軌跡一致，且無刷直流電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)運行可靠，控制性能良好。

2、本發(fā)明可隨著控制系統(tǒng)工況的變化(如負載變化、參考速度變化等)動態(tài)地自動調(diào)整磁鏈給定值，克服了直接轉(zhuǎn)矩磁鏈給定太小時啟動困難的缺點，抑制了電機轉(zhuǎn)矩脈動，提高了系統(tǒng)運行效率，且對其它電機直接控制的定子磁鏈給定方法設(shè)計亦有一定的借鑒意義。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步描述：

圖1為定子磁鏈給定方法的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為無刷直流電機定子三相反電勢圖。

具體實施方式