[發(fā)明專利]一種可抑制共模電壓的直接轉(zhuǎn)矩控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910698223.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110380660B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧惟滔;楊志和;涂兵;伍建輝;謝文武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南理工學(xué)院
• 主分類號(hào): H02P21/30
• 分類號(hào): H02P21/30;H02P25/022
• 代理公司: 長(zhǎng)沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙) 43205
• 代理人: 舒欣

1.一種可抑制共模電壓的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立僅使用旋轉(zhuǎn)矢量的矩陣變換器電壓矢量開(kāi)關(guān)表

根據(jù)矩陣變換器輸入電壓矢量相角θVi 的取值確定各個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量的位置分布，并根據(jù)定子磁鏈所處位置相應(yīng)建立開(kāi)關(guān)表，具體包括以下子步驟：

步驟 1-1：建立θVi∈(π/12,π/6)時(shí)的開(kāi)關(guān)表

當(dāng)θVi∈(π/12,π/6)時(shí)，將六個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量從+10 開(kāi)始沿逆時(shí)針?lè)较蛞来沃匦戮幪?hào)為 R₁~R₆，將定子磁鏈沿逆時(shí)針?lè)较虺?R₁ 的夾角記為αs，根據(jù)αs 的取值范圍分別建立開(kāi)關(guān)表；

當(dāng)定子磁鏈位于 R₆ 與 R₁ 之間的扇區(qū)內(nèi)任意位置，即αs∈(-2θR1,0)時(shí)，以定子磁鏈為 x 軸建立 x-y 軸直角坐標(biāo)系，則在 x-y 坐標(biāo)系的第一象限至第四象限內(nèi)依次選取R₁、R₃、R₄、R₆ 四個(gè)電壓矢量構(gòu)成 直接轉(zhuǎn)矩控制開(kāi)關(guān)表中的一列，分別滿足增大磁鏈增大轉(zhuǎn)矩、減小磁鏈增大轉(zhuǎn)矩、減小磁鏈減小轉(zhuǎn)矩和增大磁鏈減小轉(zhuǎn)矩的控制需求；

當(dāng)定子磁鏈位于 R₁ 與 R₂ 之間的扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(0, 2π/3-2θR1)時(shí)，將該扇區(qū)再細(xì)分為三個(gè)子扇區(qū)，用 x₁、x₂ 表示三個(gè)子扇區(qū)間的兩條邊界線，y₁、y₂ 分別為 x₁、x₂ 的垂線，且y₁ 與 R3 重合，x₂ 與 R₅ 重合，則 x₁、x₂ 與 R₁ 之間夾角分別為π/6、π/3；

定子磁鏈位于 R₁ 與 R₂ 之間的扇區(qū)內(nèi)有如下三種情形：

情形 1：當(dāng)定子磁鏈位于 R₁ 與 x₁ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(0, π/6)時(shí)，則在以定子磁鏈為x 軸的 x-y 坐標(biāo)系的第一至第四象限可依次選取 R₂、R₃、R₅、R₆ 四個(gè)電壓矢量，用于組成 直接轉(zhuǎn)矩控制開(kāi)關(guān)表中的一列；

情形 2：當(dāng)定子磁鏈位于 x₁ 與 x₂ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(π/6, π/3)時(shí)，在第一至第四象限可依次選取 R₂、R₄、R₅、R₁ 四個(gè)電壓矢量；

情形 3：當(dāng)定子磁鏈位于 x₂ 與 R₂ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(π/3, 2π/3-2θR1)時(shí)，可依次選取R₃、R₄、R₆、R₁ 四個(gè)電壓矢量；

由以上過(guò)程建立得到定子磁鏈位于 R₆ 與 R₂ 之間的扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(-2θR1, 2π/3-2θR1)時(shí)的直接轉(zhuǎn)矩控制開(kāi)關(guān)表；

根據(jù)旋轉(zhuǎn)矢量位置分布的對(duì)稱性，當(dāng)定子磁鏈位于 R₂ 與 R₄ 之間的扇區(qū)內(nèi)時(shí)，情況與位于 R₆ 與 R₂ 之間的扇區(qū)內(nèi)類似，αs 增加 2π/3，只需將上述開(kāi)關(guān)表中對(duì)應(yīng)矢量按逆時(shí)針?lè)较蛟黾?2；

同理，當(dāng)定子磁鏈位于 R₄ 與 R₆ 之間的扇區(qū)內(nèi)時(shí)，αs 增加 4π/3，只需將上述開(kāi)關(guān)表中對(duì)應(yīng)矢量按逆時(shí)針?lè)较蛟黾?4；

由以上過(guò)程建立得到θVi∈(π/12,π/6)時(shí)，定子磁鏈位于任意扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(0, 2π)時(shí)的直接轉(zhuǎn)矩控制綜合開(kāi)關(guān)表；

步驟 1-2：建立θVi∈(0, π/12)時(shí)的開(kāi)關(guān)表

當(dāng)θVi∈(0,π/12)時(shí)，同樣將六個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量從+10 開(kāi)始沿逆時(shí)針?lè)较蛞来沃匦戮幪?hào)為R₁~R₆， 并根據(jù)定子磁鏈沿逆時(shí)針?lè)较虺?R₁ 的夾角αs 的取值范圍分別建立開(kāi)關(guān)表；

當(dāng)定子磁鏈位于 R₆ 與 R₁ 之間的扇區(qū)內(nèi)任意位置，即αs∈(-2θR1,0)時(shí)，在以定子磁鏈為 x 軸建立的 x-y 坐標(biāo)系的第一象限至第四象限內(nèi)依次選取 R₁、R₃、R₄、R₆ 四個(gè)電壓矢量構(gòu)成直接轉(zhuǎn)矩控制開(kāi)關(guān)表中的一列；

當(dāng)定子磁鏈位于 R₁ 與 R₂ 之間的扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(0, 2π/3-2θR1)時(shí)，將該扇區(qū)再細(xì)分為七個(gè)子扇區(qū)，用 x₁~x₆ 表示七個(gè)子扇區(qū)間的六條邊界線，y₁~y₆ 分別為 x₁~x₆ 的垂線，且y₁ 與 R₂ 重合，y₂ 與 R₃ 重合，x₃ 與 R₄ 重合，x₄ 與 R₅ 重合，y₅ 與 R₆ 重合，y₆ 與 R₁ 重合，則 x₁~x₆ 與 R₁ 之間夾角分別依次為π/6-2θR1、π/6、π/3-2θR1、π/3、π/2-2θR1、π/2；

定子磁鏈位于 R₁ 與 R₂ 之間的扇區(qū)內(nèi)有如下七種情形：

情形 1：當(dāng)定子磁鏈位于R₁ 與 x₁ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(0, π/6-2θR1)時(shí)，則在以定子磁鏈為 x 軸的 x-y 坐標(biāo)系的第二至第四象限可依次選取 R₃、R₅、R₆ 三個(gè)電壓矢量，而第一象限則沒(méi)有矢量可選，為了避免開(kāi)關(guān)表中的空格，從相鄰象限中選取一個(gè)距離最近的矢量 R₁ 或R₂，從而組成直接轉(zhuǎn)矩控制開(kāi)關(guān)表中的一列；

情形 2：當(dāng)定子磁鏈位于 x₁ 與 x₂ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(π/6-2θR1, π/6)時(shí)，可從x-y 坐標(biāo)

系的第一至第四象限依次選取 R₂、R₃、R₅、R₆ 四個(gè)電壓矢量組成直接轉(zhuǎn)矩控制開(kāi)關(guān)表中的一列；情形 3：當(dāng)定子磁鏈位于 x₂ 與 x₃ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(π/6, π/3-2θR1)時(shí)，在 x-y 坐標(biāo)系

的第一、第三及第四象限可依次選取 R₂、R₅、R₁ 三個(gè)電壓矢量，而第二象限沒(méi)有矢量可選， 從相鄰象限中選取一個(gè)距離最近的矢量 R₃ 或 R₄，從而組成直接轉(zhuǎn)矩控制開(kāi)關(guān)表中的一列；

情形 4：當(dāng)定子磁鏈位于 x₃ 與 x₄ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(π/3-2θR1, π/3)時(shí)，在第一至第四象限可依次選取 R₂、R₄、R₅、R₁ 四個(gè)電壓矢量；

情形 5：當(dāng)定子磁鏈位于 x₄ 與 x₅ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(π/3, π/2-2θR1)時(shí)，在x-y 坐標(biāo)系的第一、第二及第四象限可依次選取 R₃、R₄、R₁ 三個(gè)電壓矢量，而第三象限沒(méi)有矢量可選，從臨近象限中選取 R₅ 或 R₆；

情形 6：當(dāng)定子磁鏈位于 x₅ 與 x₆ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(π/2-2θR1, π/2)時(shí)，在第一至第四象限可依次選取 R₃、R₄、R₆、R₁ 四個(gè)電壓矢量；

情形 7：當(dāng)定子磁鏈位于 x₆ 與 R₂ 之間的子扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(π/2, 2π/3-2θR1)時(shí)，可依次選取R₃、R₄、R₆、R₁ 四個(gè)電壓矢量；

對(duì)于情形 1，在 R₁ 與 R₂ 之中選擇 R₂，則情形 1 所選的四個(gè)矢量與情形 2 完全一致，將此兩種情形合并，開(kāi)關(guān)表中相應(yīng)列隨之合并；

同理對(duì)于情形 3 在 R₃ 與 R₄ 之中選擇 R₄，對(duì)于情形 5 在 R₅ 與 R₆ 之中選擇 R₆，對(duì)于情形7 在 R₁ 與 R₂ 之中選擇 R₁，并將情形 3 與情形 4 合并，情形 5、情形 6 與情形 7 合并，開(kāi)關(guān)表中相應(yīng)列隨之合并；

由以上過(guò)程建立得到定子磁鏈位于 R₆ 與 R₂ 之間的扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(-2θR1, 2π/3-2θR1)時(shí)的直接轉(zhuǎn)矩控制開(kāi)關(guān)表；

根據(jù)旋轉(zhuǎn)矢量位置分布的對(duì)稱性，當(dāng)定子磁鏈位于 R₂ 與 R₄ 之間的扇區(qū)內(nèi)或者 R₄與 R₆ 之間的扇區(qū)內(nèi)時(shí)，情況與位于 R₆ 與 R₂ 之間的扇區(qū)內(nèi)類似，αs 分別增加 2π/3 或4π/3，只需將上述開(kāi)關(guān)表中對(duì)應(yīng)矢量按逆時(shí)針?lè)较蚍謩e增加 2 或 4；

由以上過(guò)程建立得到θVi∈(0,π/12)時(shí)，定子磁鏈位于任意扇區(qū)內(nèi)，即αs∈(0, 2π)時(shí)的直接轉(zhuǎn)矩控制

綜合開(kāi)關(guān)表，與θVi∈(π/12,π/6)時(shí)的綜合開(kāi)關(guān)表完全相同；步驟 1-3：建立旋轉(zhuǎn)矢量映射表

根據(jù)子步驟一與子步驟二，在θVi 位于(0,π/6)范圍內(nèi)時(shí)，具有統(tǒng)一的開(kāi)關(guān)表；

根據(jù)旋轉(zhuǎn)矢量位置分布隨θVi 周期性變化的規(guī)律，當(dāng)θVi 位于(π/6,π/3)、(π/3,π/2)、(π/2,2π/3) 等其他范圍內(nèi)時(shí)，均具有與位于(0,π/6)范圍內(nèi)時(shí)相同的開(kāi)關(guān)表，只要對(duì)旋轉(zhuǎn)矢量 R₁~R₆ 采用如下相同的編號(hào)規(guī)則：

將相鄰兩矢量夾角較大的一個(gè)扇區(qū)的起始邊界矢量編號(hào)為R₁，并按逆時(shí)針?lè)较蜻f增編號(hào)，依次得到 R₁~R₆，所對(duì)應(yīng)的原編號(hào)具有以下情形：

情形 1：θVi∈(0,π/6)時(shí)，R₁~R₆依次對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)為+10、-11、+12、-12、+11、-10；

情形 2：θVi∈(π/6,π/3)時(shí)，R₁~R₆依次對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)為-10、+10、-11、+12、-12、+11；

情形 3：θVi∈(π/3,π/2)時(shí)，R₁~R₆依次對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)為+11、-11、+10、-12、+12、-10；

同理得到θVi 位于其他各區(qū)間范圍內(nèi)時(shí)旋轉(zhuǎn)矢量編號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)各個(gè)區(qū)間內(nèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立旋轉(zhuǎn)矢量映射表；

步驟二：在上述 直接轉(zhuǎn)矩控制綜合開(kāi)關(guān)表中查詢用 R₁~R₆ 編號(hào)的旋轉(zhuǎn)矢量，并在旋轉(zhuǎn)矢量映射表中查詢旋轉(zhuǎn)矢量的原始編號(hào)

計(jì)算輸入電壓矢量相角θVi；查詢旋轉(zhuǎn)矢量映射表獲得 R1 對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矢量原始編號(hào)；計(jì)算旋轉(zhuǎn)矢量R1 的相角θR1；計(jì)算定子磁鏈?zhǔn)噶肯嘟牵挥?jì)算αs；根據(jù)αs 和直接轉(zhuǎn)矩控制對(duì)轉(zhuǎn)矩及磁鏈的控制需求查詢綜合開(kāi)關(guān)表獲得用R1~R6 編號(hào)的旋轉(zhuǎn)矢量；查詢旋轉(zhuǎn)矢量映射表獲得旋轉(zhuǎn)矢量的原始編號(hào)；根據(jù)旋轉(zhuǎn)矢量原編號(hào)確定MC各開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通狀態(tài)，利用換流控制電路實(shí)現(xiàn)安全換流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行。