[發明專利]帶有電流誤差校正的永磁同步電機直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 202011242203.3
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112271972B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 樊明迪;張凱;王星島;楊勇;何立群;杜貴府
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30;H02P21/14;H02P27/12;H02P6/10
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 殷海霞

本發明公開了一種帶有電流誤差校正的永磁同步電機直接轉矩控制方法，包括根據永磁同步電機的轉子角速度與給定角速度的差異創建自適應諧波消除模型，使用自適應諧波消除模型確定出補償電流，并使用補償電流校正電流測量誤差；k時刻使用預測模型預測出k+2時刻的磁鏈和轉矩，并使用目標函數最小化算法處理給定磁鏈、給定轉矩、k+2時刻的磁鏈和轉矩，選擇出最小的電壓矢量，使用被選擇出的所述最小電壓矢量控制所述永磁同步電機運行。本發明結合自適應諧波消除模型和模型預測直接轉矩控制，控制對象為永磁同步電機的轉矩和磁鏈，控制過程快速響應，系統運行速度快，通過電流補償校正電流測量誤差，從而消除永磁同步電機的速度脈動，使三相電流恢復平衡。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機技術，具體涉及一種帶有電流誤差校正的永磁同步電機直接轉矩控制方法。

背景技術

電機分為直流電機和交流電機，交流電機又分為異步電機和同步電機。隨著先進的電力電子技術的發展，交流電機已經主導了牽引機市場。在各種交流電機中，永磁同步電機因為結構簡單、運行高效平穩，受到了諸多青睞，被廣泛應用于風力發電、航空航天和工業機器人等領域，而中國占世界的稀土資源儲量又最為豐富，擁有良好的高磁場永磁材料研究條件。現代電動機控制技術中矢量控制是應用廣泛的控制技術，它一般需要兩個電流傳感器和一個編碼器，由速度比例積分(PI)控制器得到q軸電流給定，同時d軸電流給定為零，兩者分別由PI控制，得到的給定電壓再由空間電壓矢量脈寬調制技術輸出逆變器的開關管控制信號。

在交流電機驅動器中，相電流是傳感器輸出的電壓信號，它由模數轉換器通過匹配電路和噪聲濾波器電路進行處理。由于傳感器電路的非線性，工作環境，特別是溫度變化，即使系統設計和構造合理，電流測量誤差仍然不可避免。電流測量誤差主要包括偏移誤差和比例誤差，電流測量誤差產生的轉矩脈動在速度環中充當負載擾動，隨后產生基頻和雙基頻的速度振蕩。顯然，這些誤差需要受到限制或補償。最簡單的方法是在系統停機時獲取和更新測量值，但是，無法處理比例誤差。因此，一種在線補償方法被提出，該方法基于速度或轉矩脈動信息以及電動機的機械參數來估計電流測量誤差，這種補償方法可以分為兩類：解決誤差影響和估計誤差值。

在解決誤差影響方面，有使用附加扭矩傳感器的方法，扭矩傳感器獲得扭矩誤差，然后迭代學習控制為q軸參考電流提供額外的補償電流，從而使扭矩波動最小化。有方法利用一個額外的直流總線電流傳感器，通過總線電流和相電流內在關系來相互校準電流傳感器。還有方法采用純積分器估算定子磁通，并根據磁通漂移估算出直流偏置電壓，該直流偏置電壓用于通過前饋控制消除偏置。此外，也有方法分析d軸PI電流調節器的積分器輸出信號幾乎為零或恒定的特征后，補償算法會減去失調誤差或重新定標輸入測量增益。盡管這些方法補償了或抑制了電流測量誤差影響，但有的方法使用附加的傳感器來收集其他信息，有的依賴于電動機參數，有的具有復雜的計算過程。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種帶有電流誤差校正的永磁同步電機直接轉矩控制方法，通過電流補償校正電流測量誤差，從而消除永磁同步電機的速度脈動，使三相電流恢復平衡，控制過程快速響應，系統運行速度快。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種帶有電流誤差校正的永磁同步電機直接轉矩控制方法，通過逆變器驅動永磁同步電機，控制方法包括，

根據所述永磁同步電機的轉子角速度與給定角速度的差異創建自適應諧波消除模型，使用所述自適應諧波消除模型確定出補償電流，并使用所述補償電流校正電流測量誤差；

根據所述逆變器的電壓矢量和校正后的測量電流創建預測模型，k時刻使用所述預測模型預測出k+2時刻的磁鏈和轉矩，并使用目標函數最小化算法處理給定磁鏈、給定轉矩、k+2時刻的磁鏈和轉矩，選擇出使目標函數值最小的電壓矢量，使用被選擇出的所述最小電壓矢量控制所述永磁同步電機運行。