[發明專利]一種可抑制共模電壓的直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 201910698223.2
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110380660B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 鄧惟滔;楊志和;涂兵;伍建輝;謝文武
• 申請（專利權）人: 湖南理工學院
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30;H02P25/022
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 舒欣

本發明公開了一種可抑制共模電壓的直接轉矩控制方法，主要包括：建立采用旋轉矢量的動態扇區邊界電壓矢量開關表，建立旋轉矢量映射表，通過先后查詢動態扇區邊界電壓矢量開關表和旋轉矢量映射表選取旋轉矢量。相比于傳統MC?DTC策略，本發明的新型MC?DTC策略發揮了MC旋轉矢量共模電壓為零的特性，可以有效抑制共模電壓，同時還保持了DTC不依賴電機參數、計算簡單、動態性能好等優勢。

技術領域

本發明屬于驅動電機的功率變換器控制領域，具體涉及采用直接轉矩控制的矩陣變換器- 永磁同步電機驅動系統的性能改善方法。

背景技術

矩陣變換器(MC)饋電的永磁同步電機(PMSM)系統綜合了PMSM功率密度大、調速性能好的優勢以及MC結構緊湊、對電網諧波污染小等優點，因而在高端裝備制造業中得到廣泛應用。直接轉矩控制(DTC)具有控制結構簡單、受電機參數影響小、動態性能好等優點，應用于狀態空間矢量的數量大、種類多的MC時具有天然優勢。現有MC-DTC策略通常僅使用了MC的有效矢量，或者有效矢量與零矢量組合，旋轉矢量則由于不適合構造開關表，因而被DTC完全棄用。然而，與有效矢量和零矢量的共模電壓較大相比，旋轉矢量具有共模電壓為零的天然優勢，棄用旋轉矢量不可避免造成電機系統中的共模電壓問題。共模電壓不僅引起電機軸承損壞，還會引起電機保護措施的誤操作及產生電磁干擾等負面影響，因此必須采取有效措施來對其進行抑制。現有抑制共模電壓的方案主要可分為硬件補償方法和軟件抑制策略兩類。

1.硬件補償方法。需要對矩陣變換器的結構進行一定調整，例如設計一個共模電壓補償器來連接矩陣變換器，共模電壓補償器包含H橋電路、共模變壓器、外部電源以及輸出濾波器；或者將矩陣變換器連接正弦高頻變壓器，并通過脈沖密度調制的方法達到抑制共模電壓的目的。這類方法使系統的體積和重量均增加，從而降低矩陣變換器功率密度。

2.軟件抑制策略。通過改進調制策略或控制策略實現共模電壓的抑制。例如在調制策略中優化零矢量調制位置，或使用共模電壓相反的兩個有效矢量來替代零矢量，使共模電壓最小。在模型預測控制中則可以通過在價值函數中加入共模電壓幅值這一項，從而方便地實現抑制共模電壓的效果。

上述軟件抑制策略雖然能在一定程度上減小共模電壓，但均沒有利用到MC旋轉矢量零共模電壓的特性，對共模電壓的減小程度有限。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種可抑制共模電壓的直接轉矩控制方法，建立采用旋轉矢量的新型電壓矢量開關表和旋轉矢量映射表，通過先后查詢新型電壓矢量開關表和旋轉矢量映射表選取旋轉矢量，可以有效抑制共模電壓，同時還保持DTC不依賴電機參數、計算簡單、動態性能好等優勢。

為了解決上述技術問題，本發明一種可抑制共模電壓的直接轉矩控制方法，包括以下步驟：

步驟一：建立僅使用旋轉矢量的MC電壓矢量開關表

根據MC輸入電壓矢量相角θ_Vi的取值確定各個旋轉矢量的位置分布，并根據定子磁鏈所處位置相應建立開關表，具體包括以下子步驟：

步驟1-1：建立θ_Vi∈(π/12,π/6)時的開關表

當θ_Vi∈(π/12,π/6)時，將六個旋轉矢量從+10開始沿逆時針方向依次重新編號為R₁～R₆，將定子磁鏈沿逆時針方向超前R₁的夾角記為α_s，根據α_s的取值范圍分別建立開關表；