[發明專利]一種基于空間電壓矢量預測的直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 201810308027.5
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108448982B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 谷鑫;沈攀;王志強;李新旻;周湛清;夏長亮
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種基于空間電壓矢量預測的直接轉矩控制方法，通過理論推導得出一種新的電壓矢量的計算方法，減少PI調節器個數，用預測控制算法得到(k+1)時刻的磁鏈和轉矩值，以此來消除一拍延時的問題。有效的減少了在對PI參數設定時的工作量，消除一拍延時，使系統具有更小的轉矩波動。借助于預測算法消除一拍延時的影響，采用計算方法得到的x軸電壓分量理論上可以是定子磁鏈達到無差拍控制效果，則進一步減小轉矩波動，y軸電壓分量通過PI調節器得到，可以保證系統在運行中達到轉矩無靜差的效果，從而可以消除由于電機參數變化而造成的靜態誤差問題。

技術領域

本發明涉及一種永磁同步電機的控制方法。特別是涉及一種基于空間電壓矢量預測的直接轉矩控制方法。

背景技術

傳統的基于空間電壓矢量調制的直接轉矩控制方法利用磁鏈和轉矩的觀測值與各自的給定做差得到磁鏈和轉矩的誤差值Δψ_s和ΔT_e，將轉矩誤差值經過一個PI調節器得到參考電壓矢量的幅值，將磁鏈誤差經過一個PI調節器得到參考電壓矢量的相角，然后通過SVPWM將所得的電壓矢量合成作用電機，但過多的PI調節器會增加調試階段的工作量，而且傳統方法中并沒有給出具體的理論推導。傳統方法在數字控制系統當中，由于硬件和軟件所耗費的時間，使控制系統中普遍存在控制延時的現象，這導致需要的電壓值與實時運行情況不匹配。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠有效的減少在對PI參數設定時的工作量，消除一拍延時，使系統具有更小轉矩波動的基于空間電壓矢量預測的直接轉矩控制方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于空間電壓矢量預測的直接轉矩控制方法，包括如下步驟：

1)在k時刻，由控制系統對物理量進行采樣，具體包括：電機轉子電角速度ω_e，轉子位置角θ，第k時刻的電機ABC三相電流i_A(k)、i_B(k)和i_C(k)，直流母線電壓u_dc(k)；并求解ABC三相電流的d軸和q軸的電流分量i_d、i_q；

2)將轉速誤差Δω_e通過PI調節器計算得到電磁轉矩參考值T_e^*，將定子磁鏈參考值保持恒定為ψ_s^*；

3)利用電機離散預測模型，根據k時刻電機實際電流在d軸和q軸的電流分量i_d(k)、i_q(k)和經過(k-1)時刻計算的d軸和q軸的電壓矢量V_d、V_q，以及k時刻電機轉子電角速度ω_e，得到(k+1)時刻在d軸和q軸的預測電流值i_d(k+1)、i_q(k+1)，根據預測電流值i_d(k+1)和i_q(k+1)，預測得到控制周期結束時在d軸和q軸的定子磁鏈分量ψ_d(k+1)，ψ_q(k+1)，從而預測得到在k時刻控制周期結束時定子磁鏈和電磁轉矩ψ_s(k+1)，T_e(k+1)；

4)根據計算得到的電磁轉矩參考值T_e^*、定子磁鏈參考值ψ_s^*、電磁轉矩T_e(k+1)、定子磁鏈ψ_s(k+1)的值，計算k+1時刻的定子磁鏈誤差和電磁轉矩誤差Δψ_s，ΔT_e；