[發明專利]一種永磁同步電機的直接轉矩控制裝置及控制方法

無效

• 申請號: 201010176157.1
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101931362A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 徐艷平;鐘彥儒
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P6/10
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于交流電機傳動技術領域，具體涉及一種永磁同步電機的直接轉矩控制裝置，本發明還涉及采用該裝置進行控制的方法。

背景技術

直接轉矩控制（DTC）是一種高性能的交流電機調速控制策略，已在異步電機上廣泛應用。直接轉矩控制方法是將電機的定子磁鏈與電磁轉矩作為被控量，根據給定轉矩、給定磁鏈與其計算值的誤差，并結合定子磁鏈的位置，直接選擇電壓矢量。與矢量控制相比，直接轉矩控制具有控制方式簡單、轉矩響應迅速、便于實現全數字化的優點。目前，該控制方式的應用也已經拓展到永磁同步電機（PMSM）上。

在永磁同步電機直接轉矩控制中，電壓矢量的選擇僅限于六個基本電壓矢量，可供選擇的電壓矢量非常少，而且在一個采樣周期中只作用一個電壓矢量，六個基本電壓矢量難以滿足磁鏈和轉矩控制的雙重需求，這會導致系統產生較大的磁鏈和轉矩脈動，同時直接轉矩控制中采用滯環控制器控制轉矩和磁鏈，使得功率器件開關頻率不恒定，一定程度上也會造成較大的磁鏈和轉矩脈動，因此直接轉矩控制具有轉矩和磁鏈脈動大、逆變器開關頻率不恒定等缺點。目前典型的解決方法是采用空間電壓矢量脈寬調制技術，但是該方法通常需要對直接轉矩控制方法進行改進，增加了控制的復雜性，同時實現空間矢量脈寬調制也需要大量的計算。

發明內容

本發明的目的是提供一種永磁同步電機的直接轉矩控制裝置，解決了現有轉矩控制方法控制復雜、實現空間矢量脈寬調制需要大量計算的問題。

本發明的另一目的是提供一種利用上述裝置進行控制的方法。

本發明所采用的技術方案是，一種永磁同步電機的直接轉矩控制裝置，包括逆變器，逆變器分別與信號檢測電路、永磁同步電機、處理器相連接，信號檢測電路、永磁同步電機及處理器之間兩兩連接，處理器包括依次連接的電壓電流計算模塊、磁鏈轉矩和定子磁鏈角計算模塊及PI控制模塊，電壓電流計算模塊的輸入端與信號檢測電路相連接，PI控制模塊分別與轉矩滯環控制模塊的輸入端、磁鏈滯環控制模塊的輸入端相連接，轉矩滯環控制模塊的輸出端、磁鏈滯環控制模塊的輸出端分別與開關電壓矢量表模塊的輸入端相連接，開關電壓矢量表模塊的輸出端依次與占空比計算模塊、逆變器相連接。

本發明所采用的另一技術方案是，一種采用永磁同步電機的直接轉矩控制裝置進行控制的方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：永磁同步電機輸出轉速給定值????????????????????????????????????????????????作為給定信號給處理器，同時信號檢測電路檢測出逆變器的直流母線電壓、永磁同步電機的a、b相定子電流、及永磁同步電機的實際轉速，傳輸給處理器；

步驟2：處理器根據上步得到的永磁同步電機轉速給定值、逆變器的直流母線電壓、永磁同步電機的a、b相定子電流、及永磁同步電機的實際轉速，實現控制算法，輸出相應的控制信號給逆變器，控制永磁同步電機的實際轉速跟蹤上給定轉速。

本發明的有益效果是，

（1）采用矢量合成技術合成了更多的空間電壓矢量，增加了傳統直接轉矩控制中的可選矢量個數；

（2）采用根據轉矩誤差實時確定作用電壓矢量占空比的控制方法，可有效降低傳統直接轉矩控制中的轉矩脈動；

（3）采用的控制方法簡單且易于實現。

附圖說明

圖1是本發明控制裝置的結構示意圖；

圖2是本發明控制方法中采用的磁鏈坐標示意圖；

圖3是本發明控制方法中電壓矢量和扇區分布示意圖。

圖中，1.逆變器，2.信號檢測電路，3.永磁同步電機，4.處理器，5.電壓電流計算模塊，6.磁鏈轉矩和定子磁鏈角計算模塊，7.PI控制模塊，8.轉矩滯環控制模塊，9.磁鏈滯環控制模塊，10.開關電壓矢量表模塊，11.占空比計算模塊。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。

本發明永磁同步電機的直接轉矩控制裝置的結構，如圖1所示，包括逆