[發明專利]共直流母線型開繞組永磁同步電機系統的直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 201910575666.2
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110350836B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 孫丹;程一飛;陳文漢
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

1.一種共直流母線型開繞組永磁同步電機系統的直接轉矩控制方法，包括如下步驟：

(1)采集電機的三相定子電流i_a～i_c、三相定子電壓u_a～u_c、轉子位置角θ_r以及轉速ω_r；

(2)分別對三相定子電流i_a～i_c以及三相定子電壓u_a～u_c進行坐標變換，得到αβ坐標系下電機定子電流的α軸分量i_α和β軸分量i_β以及電機定子電壓的α軸分量u_α和β軸分量u_β；

(3)根據上述信息計算出電機的定子磁鏈幅值|ψ_s|、零序電流i₀、電磁轉矩T_e以及αβ坐標系下電機定子磁鏈的α軸分量ψ_α和β軸分量ψ_β；

(4)根據α軸分量ψ_α和β軸分量ψ_β確定定子磁鏈所處扇區SecN，進而計算出電機的電磁轉矩誤差ΔT_e和定子磁鏈誤差Δ|ψ_s|；

確定定子磁鏈所處扇區SecN的標準為：首先，確定定子磁鏈矢量ψ_s在αβ坐標系中與α軸的夾角為θ，ψ_s＝ψ_α+jψ_β，j為虛數單位；

若θ∈[0，π/3)，即判定定子磁鏈所處扇區SecN為第3扇區；

若θ∈[π/3，2π/3)，即判定定子磁鏈所處扇區SecN為第1扇區；

若θ∈[2π/3，π)，即判定定子磁鏈所處扇區SecN為第5扇區；

若θ∈[π，4π/3)，即判定定子磁鏈所處扇區SecN為第4扇區；

若θ∈[4π/3，5π/3)，即判定定子磁鏈所處扇區SecN為第6扇區；

若θ∈[5π/3，2π)，即判定定子磁鏈所處扇區SecN為第2扇區；

(5)根據電磁轉矩誤差ΔT_e和磁鏈誤差Δ|ψ_s|判斷期望轉矩及期望磁鏈的變化趨勢，進而根據定子磁鏈所處扇區SecN從六組基本電壓矢量V₁～V₆中選擇一組作為最佳電壓矢量，具體標準如下：

當定子磁鏈所處扇區SecN為第3扇區情況下：

若期望轉矩上升、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₂；

若期望轉矩上升、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₃；

若期望轉矩下降、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₆；

若期望轉矩下降、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₅；

當定子磁鏈所處扇區SecN為第1扇區情況下：

若期望轉矩上升、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₃；

若期望轉矩上升、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₄；

若期望轉矩下降、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₁；

若期望轉矩下降、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₆；

當定子磁鏈所處扇區SecN為第5扇區情況下：

若期望轉矩上升、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₄；

若期望轉矩上升、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₅；

若期望轉矩下降、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₂；

若期望轉矩下降、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₁；

當定子磁鏈所處扇區SecN為第4扇區情況下：

若期望轉矩上升、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₅；

若期望轉矩上升、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₆；

若期望轉矩下降、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₃；

若期望轉矩下降、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₂；

當定子磁鏈所處扇區SecN為第6扇區情況下：

若期望轉矩上升、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₆；

若期望轉矩上升、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₁；

若期望轉矩下降、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₄；

若期望轉矩下降、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₃；

當定子磁鏈所處扇區SecN為第2扇區情況下：

若期望轉矩上升、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₁；

若期望轉矩上升、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₂；

若期望轉矩下降、期望磁鏈上升，則最佳電壓矢量為V₅；

若期望轉矩下降、期望磁鏈下降，則最佳電壓矢量為V₄；

其中：V₁所對應的兩組三相開關信號分別為1、0、0和0、0、1，即表示逆變器INV1的A相上橋臂、B相下橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通，逆變器INV2的A相下橋臂、B相下橋臂、C相上橋臂的功率開關器件導通；V₂所對應的兩組三相開關信號分別為0、1、0和0、0、1，即表示逆變器INV1的A相下橋臂、B相上橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通，逆變器INV2的A相下橋臂、B相下橋臂、C相上橋臂的功率開關器件導通；V₃所對應的兩組三相開關信號分別為0、1、0和1、0、0，即表示逆變器INV1的A相下橋臂、B相上橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通，逆變器INV2的A相上橋臂、B相下橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通；V₄所對應的兩組三相開關信號分別為0、0、1和1、0、0，即表示逆變器INV1的A相下橋臂、B相下橋臂、C相上橋臂的功率開關器件導通，逆變器INV2的A相上橋臂、B相下橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通；V₅所對應的兩組三相開關信號分別為0、0、1和0、1、0，即表示逆變器INV1的A相下橋臂、B相下橋臂、C相上橋臂的功率開關器件導通，逆變器INV2的A相下橋臂、B相上橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通；V₆所對應的兩組三相開關信號分別為1、0、0和0、1、0，即表示逆變器INV1的A相上橋臂、B相下橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通，逆變器INV2的A相下橋臂、B相上橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通；

(6)在下一控制周期內按最佳電壓矢量的開關邏輯對逆變器INV1和INV2施加控制，在此基礎上選擇其中一臺逆變器對其作用零電壓矢量，即在下一控制周期的前t₀/2時段和后t₀/2時段內對該逆變器按零電壓矢量的開關邏輯施加控制，t₀為零電壓矢量的作用時長；

逆變器INV1和INV2對電機分別產生極性相反的零序電壓，其中產生正零序電壓的逆變器為逆變器INV1，產生負零序電壓的逆變器為逆變器INV2；

選擇逆變器對其作用零電壓矢量的具體過程為：首先，使給定的零序電流參考值i₀^ref與實際零序電流i₀的誤差經PR控制后得到零序電壓參考值u₀^ref，i₀^ref＝0；若u₀^ref大于0則對逆變器INV2作用零電壓矢量，否則對逆變器INV1作用零電壓矢量，零電壓矢量所對應的三相開關信號為0、0、0，即表示被作用逆變器的A相下橋臂、B相下橋臂、C相下橋臂的功率開關器件導通；零電壓矢量的作用時長t₀的表達式如下：

其中：T_s為開關控制周期，V_dc為直流母線電壓。