[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711217363.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN107846168A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡紅明;方賀;肖寒;劉雪驕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/30
• 分類號(hào): H02P21/30;H02P21/05
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魏波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)由于自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有轉(zhuǎn)速平穩(wěn)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、過載能力強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)多樣化、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，已成為研究熱點(diǎn)，并得到廣泛的應(yīng)用。

直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)摒棄了傳統(tǒng)矢量控制中的解耦思想，而是將轉(zhuǎn)子磁通定向更換為定子磁通定向，取消了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，減弱了系統(tǒng)對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)定子電壓和電流，計(jì)算轉(zhuǎn)矩和磁鏈的幅值，并分別與轉(zhuǎn)矩和磁鏈的給定值比較，利用所得差值來控制定子磁鏈的幅值及該矢量相對(duì)于磁鏈的夾角，由轉(zhuǎn)矩和磁鏈調(diào)節(jié)器直接輸出所需的空間電壓矢量，從而達(dá)到磁鏈和轉(zhuǎn)矩直接控制的目的。但直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，開關(guān)頻率變化、編程復(fù)雜等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)化方法，以提高永磁同步電機(jī)的控制性能，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)減小逆變器的開關(guān)動(dòng)作次數(shù)，減小編程復(fù)雜度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：判斷給定磁鏈、轉(zhuǎn)矩和實(shí)際磁鏈、轉(zhuǎn)矩的差值Δψ、ΔT；

步驟2：判斷Δψ的大小，選擇增加、較小或保持磁鏈；

步驟3：判斷ΔT是否超過誤差轉(zhuǎn)矩限定值；

如果ΔT超過轉(zhuǎn)矩誤差限定值，則選擇非零電壓矢量；

如果ΔT未超過轉(zhuǎn)矩誤差限定值，則選擇零電壓矢量；

步驟4：判斷磁鏈所在扇區(qū)；

步驟5：根據(jù)判定是否使用非零電壓矢量和判定的扇區(qū)，按照既定的電壓矢量開關(guān)表選擇電壓矢量。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要的優(yōu)點(diǎn)：

1.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在電壓矢量開關(guān)表中加入零矢量，使系統(tǒng)在選擇電壓矢量時(shí)，可以選擇作用較“溫和”的零電壓矢量，降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

2.新θ判定方法僅僅需要變量值的正負(fù)判定，由判定結(jié)果就可以得出相關(guān)扇區(qū)位置，不需要經(jīng)過一系列的計(jì)算公式，降低了編程難度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的三相電壓逆變器的8個(gè)空間電壓矢量示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的零電壓矢量作用范圍和轉(zhuǎn)矩給定示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的扇區(qū)分布圖；

圖6是傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的定子磁鏈仿真波形圖；

圖7是傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的電磁轉(zhuǎn)矩仿真模型圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例的直接轉(zhuǎn)矩控制定子磁鏈仿真波形圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例的直接轉(zhuǎn)矩控制電磁轉(zhuǎn)矩仿真波形圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1和圖2，本發(fā)明包括以下步驟：

步驟1：判斷給定磁鏈、轉(zhuǎn)矩和實(shí)際磁鏈、轉(zhuǎn)矩的差值Δψ、ΔT；

步驟2：判斷Δψ的大小，選擇增加、較小或保持磁鏈；

步驟3：判斷ΔT是否超過誤差轉(zhuǎn)矩限定值；

如果ΔT超過轉(zhuǎn)矩誤差限定值，則選擇非零電壓矢量；

如果ΔT未超過轉(zhuǎn)矩誤差限定值，則選擇零電壓矢量；

其中合適的零電壓矢量為：得到上一個(gè)狀態(tài)施加的電壓矢量后，判斷它的開關(guān)狀態(tài)，選擇與上個(gè)電壓矢量開關(guān)狀態(tài)最相近的一個(gè)零電壓矢量。

步驟4：利用新θ判定方法判斷磁鏈所在扇區(qū)；

新θ判定方法僅僅需要變量的正負(fù)值判定，由判定結(jié)果可以得出相關(guān)扇區(qū)位置。

步驟5：根據(jù)判定是否使用非零電壓矢量和判定的扇區(qū)，按照既定的電壓矢量開關(guān)表選擇電壓矢量。

其中既定的電壓矢量開關(guān)表為含零電壓矢量的開關(guān)表。

如圖3所示，由三相電壓逆變器得到8個(gè)電壓空間矢量，包括其中6個(gè)非零電壓矢量(V1、V2、V3、V4、V5、V6)和兩個(gè)零電壓矢量(V0、V7)。V0、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7的開關(guān)狀態(tài)分別為000、001、010、011、100、101、110、111.

傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制電壓矢量開關(guān)表沒有把零矢量考慮進(jìn)去，開關(guān)表如附表1所示。

表1傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制開關(guān)表