[發(fā)明專利]一種混合勵(lì)磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法

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• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN108736789A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱蓮莉;徐波;夏義;王邦興;云珂
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/30
• 分類號(hào): H02P21/30
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發(fā)明公開了一種混合勵(lì)磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，具體步驟為：1）采用混合勵(lì)磁同步電機(jī)，獲取轉(zhuǎn)子的三相電流和三相電壓；2）系統(tǒng)無位置檢測裝置，根據(jù)混合勵(lì)磁同步電機(jī)輸出的電流和電壓信號(hào)，通過滑膜觀測器確定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和位置角；3）根據(jù)滑膜觀測器中得出的轉(zhuǎn)速，利用PI調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩輸出；4）將得到的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和位置角作為電流滯環(huán)比較直接轉(zhuǎn)矩控制模塊的輸入，得到定子的三相電源信號(hào)，輸入混合勵(lì)磁同步電機(jī)中。本發(fā)明選取的是混合勵(lì)磁同步電機(jī)，具有永磁勵(lì)磁和電勵(lì)磁兩種勵(lì)磁源，既有機(jī)永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，又有電勵(lì)磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，混合勵(lì)磁同步電機(jī)十分適合于低速大轉(zhuǎn)矩和寬調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)領(lǐng)域，特別是一種涉及無位置傳感器的混合勵(lì)磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法。

背景技術(shù)

混合勵(lì)磁同步電機(jī)(Hybridexcitedsynchronousmachine，HESM)具有永磁勵(lì)磁和電勵(lì)磁兩種勵(lì)磁源，目標(biāo)是有機(jī)結(jié)合永磁同步電機(jī)和電勵(lì)磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)其中，永磁勵(lì)磁部分提供主氣隙磁場，電勵(lì)磁部分主要用于調(diào)節(jié)氣隙磁場，提高電機(jī)的帶載和調(diào)速能力，所以混合勵(lì)磁同步電機(jī)十分適合于低速大轉(zhuǎn)矩和寬調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用。

目前為止，國內(nèi)外諸多學(xué)者的研究方向和重也基本集中在混合勵(lì)磁同步電機(jī)的拓化結(jié)構(gòu)上，取得了比較豐碩的研究成果。而混合勵(lì)磁同步電機(jī)控制技術(shù)的研巧相對比較滯后，文獻(xiàn)和成果也不是很多，能夠查到的相關(guān)參考文獻(xiàn)大多以混合勵(lì)磁同步電機(jī)矢量控制方法為主，主要包括：弱磁、最小銅巧等電流矢量控制策略。混合勵(lì)磁同步電機(jī)控制方法和控制策略繼續(xù)朝著實(shí)現(xiàn)簡單方便、拓寬調(diào)速范圍、增大輸出轉(zhuǎn)矩和功率、優(yōu)化效率和提高可靠性等方向發(fā)展。

根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)查閱的情況，目前還沒有文章專門針對無位置傳感器的混合勵(lì)磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法展開研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種混合勵(lì)磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種混合勵(lì)磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，包括以下步驟：

步驟1、采用混合勵(lì)磁同步電機(jī)，獲取轉(zhuǎn)子的三相電流i_ai_bi_c和三相電壓u_au_bu_c；

步驟2、根據(jù)混合勵(lì)磁同步電機(jī)輸出的電流和電壓信號(hào)，通過滑膜觀測器確定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和位置角；

步驟3、根據(jù)滑膜觀測器中得出的轉(zhuǎn)速，利用PI調(diào)節(jié)得到轉(zhuǎn)矩輸出；

步驟4、將得到的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和位置角作為電流滯環(huán)比較直接轉(zhuǎn)矩控制模塊的輸入，得到定子的三相電源信號(hào)，輸入混合勵(lì)磁同步電機(jī)中，完成對電機(jī)的控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1)本發(fā)明選取的是混合勵(lì)磁同步電機(jī)，具有永磁勵(lì)磁和電勵(lì)磁兩種勵(lì)磁源，既有機(jī)永磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，又有電勵(lì)磁同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，混合勵(lì)磁同步電機(jī)十分適合于低速大轉(zhuǎn)矩和寬調(diào)速領(lǐng)域的應(yīng)用。2)本發(fā)明確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和位置角時(shí)采用滑膜觀測器，避免了采用位置檢測器件容易出現(xiàn)故障的問題，提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和安全性。3)本發(fā)明采用的直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制之后發(fā)展起來的另一種電機(jī)控制方法。直接轉(zhuǎn)矩控制控制方式簡單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快、便于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)、對參數(shù)變化和擾動(dòng)不敏感。

附圖說明

圖1為混合勵(lì)磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制原理框圖。

圖2為滑膜變結(jié)構(gòu)控制示意圖。

圖3為滑膜變運(yùn)行軌跡示意圖。

圖4為三相靜止坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系對應(yīng)關(guān)系示意圖。

圖5為電流滯環(huán)比較直接轉(zhuǎn)矩控制模塊的系統(tǒng)框圖。