[發明專利]一種基于直接轉矩控制的同步磁阻電機弱磁控制系統

在審

• 申請號: 201710465148.6
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107086837A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 孫鶴旭;顏廣擴;董硯;荊鍇;郭瑾;張豪
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H02P21/28
• 分類號: H02P21/28;H02P21/26;H02P21/13;H02P25/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 趙鳳英

1.一種基于直接轉矩控制的同步磁阻電機弱磁控制系統，其特征為該系統包括控制模塊、逆變電路、電流電壓檢測模塊和轉速檢測模塊；控制模塊輸出控制信號接入逆變電路，逆變電路輸出端通過導線與同步磁阻電機相連，且導線穿過電流電壓檢測模塊，電流電壓檢測模塊還與控制模塊相連，轉速檢測模塊一端與同步磁阻電機相連，另一端接入控制模塊。

2.如權利要求1所述的基于直接轉矩控制的同步磁阻電機弱磁控制系統，其特征為所述的控制模塊包括比較模塊、PI調節模塊、轉矩限幅自適應控制器模塊、參考電壓矢量計算模塊、電壓矢量脈寬調制模塊、定子磁鏈給定值計算模塊、轉矩磁鏈觀測模塊和Clarke變換，其中，比較模塊、PI調節模塊、轉矩限幅自適應控制器模塊、參考電壓矢量計算模塊、電壓矢量脈寬調制模塊順次相連；定子磁鏈給定值計算模塊分別與轉矩限幅自適應控制器模塊、參考電壓矢量計算模塊相連；參考電壓矢量計算模塊還與轉矩磁鏈觀測模塊相連，轉矩磁鏈觀測模塊的另一端與Clarke變換相連；Clarke變換與電流電壓檢測模塊相連；電壓矢量脈寬調制模塊與逆變電路相連；比較模塊、定子磁鏈給定值計算模塊分別與轉速檢測模塊相連。

3.如權利要求1所述的基于直接轉矩控制的同步磁阻電機弱磁控制系統的運行方法，其特征為該方法為以下兩種方法之一：

當同步磁阻電機轉速低于基速，在恒轉矩區運行時，包括以下步驟：

第一步：電流電壓檢測電路測得兩相電流i_a、i_b和兩相電壓u_a、u_b，經過過Clarke變換得到i_α、i_β和u_α、u_β，輸入給轉矩磁鏈觀測模塊，以估算出當前電磁轉矩和當前磁鏈的大小，然后將其輸入給參考電壓矢量計算模塊；

第二步：轉速檢測模塊檢測電機當前轉速，其與給定轉速經過比較模塊得到轉速差值，轉速差值經過PI調節器和轉矩限幅自適應控制模塊得到轉矩給定值，轉矩給定值一路輸入給參考電壓矢量計算模塊，一路輸入給定子磁鏈給定值計算模塊并按式(1)計算得到定子磁鏈給定值，定子磁鏈給定值再輸入到參考電壓矢量計算模塊，

ψs1*=23pLd2+Lq2Ld-Lq|Te*|---(1)]]>

式中L_d、L_q分別是是電機的直軸電感和交軸電感，p是電機極對數，Te^*是轉矩給定值，

第三步：參考電壓矢量計算模塊根據轉矩給定值、定子磁鏈給定值和當前轉矩、當前磁鏈計算得到參考電壓矢量，參考電壓矢量再經過電壓矢量脈寬調制模塊得到六路PWM控制信號，六路PWM控制信號輸入給逆變電路，逆變電路產生三相電壓來驅動同步磁阻電機運行；

或者，當同步磁阻電機轉速超過基速，運行在弱磁區時，包括以下步驟：

第一步：電流電壓檢測電路測得兩相電流i_a、i_b和兩相電壓u_a、u_b，經過過Clarke變換得到i_α、i_β和u_α、u_β，輸入給轉矩磁鏈觀測模塊，以估算出當前電磁轉矩和當前磁鏈的大小，然后將其輸入給參考電壓矢量計算模塊；

第二步：轉速檢測模塊檢測電機當前轉速，一路當前轉速輸入給定子磁鏈給定值計算模塊，根據式(2)計算得到定子磁鏈給定值，

ψs2*=Umaxω---(2)]]>

式中ω是電機轉子電角速度，

定子磁鏈給定值一路輸入給參考電壓矢量計算模塊，另一路輸入給轉矩限幅自適應控制模塊，根據式(3)(4)分別計算并選取其中的較小值作為轉矩的限幅值，

Te(limit)1*=(32p|ψs*|Imax)2-Tr2---(3)]]>

其中I_max是最大電流值，是定子給定磁鏈值，

Te(limit)2*=(3p4Ld-LqLdLq-Tadj)|ψs*|2---(4)]]>

其中T_adj是自適應變量，

另一路當前轉速信號與給定轉速經過比較模塊得到轉速差值，轉速差值經過PI調節器和轉矩限幅自適應控制模塊得到轉矩給定值，轉矩給定值輸入給參考電壓矢量計算模塊，

第三步：參考電壓矢量計算模塊根據轉矩給定值、定子磁鏈給定值和當前轉矩、當前磁鏈計算得到參考電壓矢量，參考電壓矢量再經過電壓矢量脈寬調制模塊得到六路PWM控制信號，六路PWM控制信號輸入給逆變電路，逆變電路產生三相電壓來驅動同步磁阻電機運行。