[發明專利]永磁同步電機無差拍直接轉矩控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201710390722.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107154763B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 樊英;王武森
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/13;H02P21/30
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 鄭晶

1.一種永磁同步電機無差拍直接轉矩控制系統，其特征在于，該系統包括：編碼器、狀態觀測器、無差拍控制器、SVPWM調制模塊、逆變器，對于某一控制周期k，

所述編碼器用于獲取電機旋轉電角速度ω_r和電機轉速n；利用所述電機轉速n與轉速給定值n_ref的偏差通過PI調節器計算電磁轉矩給定值Te_ref；

所述狀態觀測器用于根據當前控制周期永磁同步電機的定子電流和定子電壓以及電機旋轉電角速度ω_r計算下一控制周期的定子磁鏈的預測值和電磁轉矩的預測值Te^*；

所述無差拍控制器以電磁轉矩給定值Te_ref與電磁轉矩預測值Te^*所求得的轉矩偏差ΔTe以及定子磁鏈預測值作為輸入參數計算參考電壓v_d和v_q；

所述SVPWM調制模塊根據所述參考電壓v_d和v_q經Park逆變換所得到的兩相電壓生成逆變器的控制信號；

所述逆變器用于根據所述控制信號控制永磁同步電機的定子電壓；

所述狀態觀測器包括電流預測模塊、磁鏈預測模塊和轉矩預測模塊，

所述電流預測模塊用于利用觀測器方程根據當前控制周期永磁同步電機的定子電流和定子電壓以及電機旋轉電角速度ω_r計算下一控制周期定子電流的初始預測值將上一控制周期對當前控制周期定子電流的預測值與當前控制周期的定子電流之間的誤差輸入PI調節器，利用PI調節器根據該誤差值計算并輸出誤差補償值，將該誤差補償值與所述定子電流的初始預測值相加進而得到最終的定子電流預測值

所述磁鏈預測模塊用于利用磁鏈方程根據對下一控制周期定子電流的預測值計算下一控制周期的定子磁鏈預測值

所述轉矩預測模塊用于利用轉矩方程根據對下一控制周期定子電流的預測值和定子磁鏈的預測值計算電磁轉矩的預測值Te^*。

2.根據權利要求1所述的永磁同步電機無差拍直接轉矩控制系統，其特征在于，所述觀測器方程為：

所述磁鏈方程為：

所述轉矩方程為：

式中，為直軸電流的初始預測值，為交軸電流的初始預測值，L_d為直軸電感，L_q為交軸電感，為直軸電流，為交軸電流，R_s為定子電阻，T_s為控制周期時長，為直軸電壓，為交軸電壓，λ_pm為永磁磁鏈，ω_r為電機旋轉電角速度，為定子磁鏈，Te為電磁轉矩，p為電機極對數，為定子直軸磁鏈，為定子交軸磁鏈。

3.一種永磁同步電機無差拍直接轉矩控制方法，應用于權利要求1所述的控制系統，其特征在于，該方法包括以下步驟：

所述編碼器獲取電機旋轉電角速度ω_r和電機轉速n；

利用所述電機轉速n與轉速給定值n_ref的偏差通過PI調節器計算電磁轉矩給定值Te_ref；

所述狀態觀測器根據當前控制周期永磁同步電機的定子電流和定子電壓以及電機旋轉電角速度ω_r計算下一控制周期的定子磁鏈的預測值和電磁轉矩的預測值Te^*；

所述無差拍控制器以電磁轉矩給定值Te_ref與電磁轉矩預測值Te^*所求得的轉矩偏差ΔTe以及定子磁鏈預測值作為輸入參數計算參考電壓v_d和v_q；

所述SVPWM調制模塊根據所述參考電壓v_d和v_q經Park逆變換所得到的兩相電壓生成逆變器的控制信號；

所述逆變器根據所述控制信號控制永磁同步電機的定子電壓。