[發明專利]一種電機直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 201910178266.8
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN111669091B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 李云;諸自強;任遠;馬雅青;朱世武;詹姆斯·格林;李子健
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代半導體有限公司
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/30;H02P27/08
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;張杰

1.一種電機直接轉矩控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10：獲取雙三相電機的六相定子電壓信號和六相定子電流信號，通過對獲取的信號進行坐標變換獲得α-β子平面的定子電壓分量、定子電流分量以及z₁-z₂諧波子平面的定子電流分量；獲取電機的轉子轉速和轉子位置；

S20：根據步驟S10獲得的α-β子平面的定子電壓分量和定子電流分量估算定子磁鏈、定子磁鏈位置和電磁轉矩；其中，通過下式，根據步驟S10獲得的α-β子平面的定子電壓分量和定子電流分量計算定子磁鏈ψ_sαβ、定子磁鏈位置θ_s和電磁轉矩T_e：

T_e＝3P(ψ_sαi_sβ-ψ_sβi_sα)

其中，u_sα,u_sβ分別為定子電壓在α-β子平面中α軸和β軸上的分量，i_sα,i_sβ分別為定子電流在α-β子平面中α軸和β軸上的分量，ψ_sα,ψ_sβ分別為定子磁鏈在α-β子平面中α軸和β軸上的分量，R_s為電機的定子電阻，P為電機極對數，ψ_sαβ為定子磁鏈；

S30：通過對給定的轉子轉速與步驟S10獲取的轉子轉速之差進行比例積分計算，確定電磁轉矩的給定值，進而確定與該電磁轉矩的給定值對應的定子磁鏈幅值的給定值；根據逆變器的直流母線電壓和步驟S10獲取的轉子轉速估算與該轉子轉速對應的定子磁鏈幅值的給定值；取與電磁轉矩的給定值對應的定子磁鏈幅值給定值和與轉子轉速對應的定子磁鏈幅值的給定值中的較小值作為定子磁鏈幅值的參考值；其中，通過下式，根據逆變器的直流母線電壓和步驟S10獲取的轉子轉速估算與該轉子轉速對應的定子磁鏈幅值的給定值：

|ψ_s2^*|＝U_max/ω_r

其中，|ψ_s2^*|為定子磁鏈幅值的計算值，ω_r為轉子轉速，V_dc為逆變器的直流母線電壓，U_max為逆變器允許提供的相電壓幅值最大值，η為正系數；

S40：通過對電磁轉矩的給定值與步驟S20獲得的電磁轉矩的計算值之差進行比例積分計算，確定定子磁鏈的角度增量，根據定子磁鏈的角度增量、步驟S30確定的定子磁鏈幅值的參考值和步驟S20獲得的定子磁鏈位置的計算值確定定子磁鏈的參考值，根據定子磁鏈的參考值和步驟S20獲得的定子磁鏈的計算值以及步驟S10獲得的α-β子平面的定子電流分量確定α-β子平面的電壓空間矢量的給定值；其中，通過下式，根據定子磁鏈的角度增量、步驟S30確定的定子磁鏈幅值的參考值和步驟S20獲得的定子磁鏈位置的計算值確定定子磁鏈的參考值：

其中，分別為定子磁鏈的參考值在α-β子平面中α軸和β軸上的分量，為定子磁鏈的角度增量，為定子磁鏈幅值的參考值，θ_s為定子磁鏈位置；

通過下式，根據定子磁鏈的參考值和步驟S20獲得的定子磁鏈的計算值以及步驟S10獲得的α-β子平面的定子電流分量確定α-β子平面的電壓空間矢量的給定值：

其中，分別為α-β子平面的電壓空間矢量的給定值在α-β子平面中α軸和β軸上的分量，i_sα,i_sβ分別為定子電流在α-β子平面中α軸和β軸上的分量，R_s為電機的定子電阻，T_s為系統的采樣周期；

S50：基于步驟S10獲得的z₁-z₂諧波子平面的定子電流分量，利用諧波電流控制器獲得z₁-z₂諧波子平面的電壓空間矢量的給定值；其中，通過下式對z₁-z₂諧波子平面的定子電流分量i_sz1,i_sz2進行同步旋轉坐標變換，得到z₁-z₂諧波子平面同步旋轉坐標系下的定子電流分量i_szd,i_szq：

通過下式對z₁-z₂諧波子平面同步旋轉坐標系下的電壓空間矢量的給定值進行同步旋轉坐標反變換，得到z₁-z₂諧波子平面的電壓空間矢量的給定值：

其中，v_szd^*,v_szq^*分別為z₁-z₂諧波子平面同步旋轉坐標系下的電壓空間矢量的給定值的分量，v_sz1^*,v_sz2^*分別為z₁-z₂諧波子平面的電壓空間矢量的給定值的分量，θ_r為轉子位置；

S60：利用空間矢量脈寬調制方法對步驟S40獲得的α-β子平面的電壓空間矢量的給定值和步驟S50獲得的z₁-z₂諧波子平面的電壓空間矢量的給定值進行調制，生成用于控制逆變器開關管的開關信號，從而實現電機直接轉矩控制；

其中，所述諧波電流控制器配置為，能夠減小因電機和逆變器的固有不對稱所導致的諧波電壓以及因逆變器非性線因素所導致的諧波電壓，進而抑制由這兩種諧波電壓所產生的諧波電流。