[發明專利]一種無磁鏈環的直接轉矩控制系統

在審

• 申請號: 201711406732.0
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108092585A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 楊鑫;遲長春;賈竹青;耿晉中;李明明
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30;H02P21/05
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 張美娟

1.一種無磁鏈環的直接轉矩控制系統，包括電機、以及用于控制所述電機的控制系統；其特征在于：所述電機為永磁同步電機，所述控制系統以所述永磁同步電機的整體為控制對象，其包括

坐標變換模塊，其用于檢測三相逆變器模塊輸出端的三相電流ia、ib、ic和三相電壓ua、ub、uc并轉化為iα和iβ、uα和uβ；

轉矩和轉子位置估算模塊，其用于根據iα、iβ、uα和uβ估算出定子磁鏈ψα、ψβ和轉子位置θr，并計算出觀測轉矩值Te；

PI速度調節器，其用于根據永磁同步電機的轉速計算出給定轉矩值

參考矢量生成模塊，其用于根據觀測轉矩值Te和定轉矩值的差值和轉矩角δ生成參考電壓usd和usq；

SVM控制模塊，其用于將參考電壓usd和usq合成最優電壓矢量Sa、Sb、Sc；

三相逆變器模塊，其通過并聯與永磁同步電機連接，用于為所述永磁同步電機提供三相電壓；；三相逆變器模塊用于根據輸入的最優電壓矢量Sa、Sb、Sc輸出三相交流電，實現對永磁同步電機轉速的控制。

2.根據權利要求1所述的無磁鏈環的直接轉矩控制系統，其特征在于：所述參考矢量生成模塊的工作原理如下：

設δ為轉矩角，θs為定子磁鏈角度，θr為轉子角度，ψs為定子磁鏈，ψf為轉子永磁體磁鏈，則有永磁同步電機的電磁轉矩方程為：

T e = 3 2 P n | ψ s | ψ f sin δ - - - ( 1 ) ]]>

式中，Te為電磁轉矩，Pn為極對數；

定子磁鏈q軸分量可表示為：ψsq＝|ψs|sinδ (2)

根據式(1)和(2)可得

dT e d t = 3 2 P n dψ s q d t - - - ( 3 ) ]]>

則永磁同步電機定子磁鏈微分方程為：

u d - R s i s = dψ s d t - - - ( 4 ) ]]>

式中，Rs為定子電阻；

當忽略定子電阻時，定子磁鏈微分方程可表示為：

dψ s d d t = u s d - - - ( 5 ) ]]>

dψ s q d t = u s q - - - ( 6 ) ]]>

則轉矩微分方程可表示為：

dT e d t = 3 2 P n u s q - - - ( 7 ) ]]>

定子位置角和轉子位置角方程為：

θ s = arctan ψ s d ψ s q - - - ( 8 ) ]]>

θr＝θs-δ (9)

其中轉矩角可表示為：

δ = a r c s i n 2 T e L s 3 P n | ψ s | ψ f - - - ( 10 ) ]]>

把單個周期內轉矩的變化量進行離散化可得：

ΔT e = T e ( n + 1 ) - T e ( n ) = 3 2 P n u s q ( n ) T s - - - ( 11 ) ]]>

可得：

同時定子磁鏈變化量方程變為：

Δψsq＝usqTssinδ(n) (13)

由于定子磁鏈幅值為：

|ψsq(n+1)|＝|ψsq(n)|+Δψsq (14)

當|ψs(n+1)|＜＜ψsmax時，定子磁鏈沒有超出額定幅值，僅電壓矢量交軸就能滿足要求可以usd＝0；當|ψs(n+1)|＜＜ψsmax，表明定子磁鏈超出了額定幅值，需要把定子磁鏈控制在額定值內；

超出定子磁鏈超出額定值部分，交軸分量usd為：

u s d = ψ s max - ψ s ( n + 1 ) T s sin δ ( n ) - - - ( 15 ) . ]]>