[發明專利]一種永磁同步電機無磁鏈環直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 202110381761.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113114080B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 金振;楊建飛;叢曉銀;邱鑫;葛浩銳;白晨光;張永民
• 申請（專利權）人: 南京師范大學;南京智能高端裝備產業研究院有限公司;江蘇省人民醫院（南京醫科大學第一附屬醫院）
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30;H02P21/20;H02P21/13;H02P21/05;H02P21/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發明公開了一種永磁同步電機無磁鏈環直接轉矩控制方法，屬于永磁同步電機技術領域，根據測量的兩相靜止坐標系下的電壓信號Usubgt;α/subgt;、Usubgt;β/subgt;以及電流信號Isubgt;α/subgt;、Isubgt;β/subgt;，觀測出此時的兩相靜止坐標系下定子磁鏈ψsubgt;sα/subgt;、ψsubgt;sβ/subgt;以及電磁轉矩Tsubgt;e/subgt;；根據速度環PI調節器輸出轉矩給定值Tsubgt;e/subgt;supgt;*/supgt;以及電磁轉矩Tsubgt;e/subgt;，得出轉矩差值ΔTsubgt;e/subgt;＝Tsubgt;e/subgt;supgt;*/supgt;?Tsubgt;e/subgt;；根據轉矩控制需求，預測出轉矩控制效果最優并且勵磁電流為零的目標定子磁鏈，計算出旋轉坐標系下的參考電壓矢量Usubgt;sd/subgt;與Usubgt;sq/subgt;，經坐標變換矩陣得出兩相靜止坐標系下的參考電壓矢量Usubgt;sα/subgt;與Usubgt;sβ/subgt;；結合空間矢量調制模塊，調制出用于將給定參考電壓矢量合成三相開關PWM脈沖，經逆變器作用于永磁同步電機。本發明以預測磁鏈的方式，精確計算參考電壓矢量，以此空間矢量調制技術，提高控制精度，降低轉矩脈動。

技術領域

本發明屬于永磁同步電機技術領域，具體涉及一種永磁同步電機無磁鏈環直接轉矩控制方法。

背景技術

永磁同步電機因其損耗小、效率高、功率密度高等諸多優點使得其在高性能交流調速場合得到廣泛應用。

與矢量控制相比，直接轉矩控制直接以電機轉矩為控制目標，減弱了對電機參數的依賴性，不要求嚴格的磁場定向，具有優良的動態響應性能。

傳統無磁鏈環直接轉矩控制從轉矩控制思想和電壓矢量的選取原則對傳統直接轉矩控制進行改進，省去了磁鏈控制環，電機運行中不要求保持定子磁鏈幅值恒定，磁鏈幅值能夠隨著負載的情況自適應變化，減小了勵磁電流，提高了功率因素。

但傳統無磁鏈環采用滯環控制的方式，存在控制精度不高，轉矩脈動較大的問題。并且定子磁鏈限幅策略需要同時檢測定子磁鏈與轉子磁鏈的位置，在兩套電壓矢量選擇表之間頻繁切換，復雜性較高，存在改善的空間。

發明內容

發明目的：通過預測轉矩效果最優并且無勵磁電流的目標定子磁鏈，并結合空間矢量調制技術，解決傳統無磁鏈環控制方式轉矩脈動大、開關表切換繁瑣的問題。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種永磁同步電機無磁鏈環直接轉矩控制方法，包括如下步驟：

1)根據測量的電壓信號U_α、U_β以及電流L_α、L_β，輸入到定子磁鏈觀測模塊以及轉矩估算模塊，觀測出此時的定子磁鏈ψ_sα、ψ_sβ以及電磁轉矩T_e；

2)根據速度環PI調節器輸出轉矩給定值以及步驟1)的電磁轉矩T_e，得出轉矩差值

3)根據轉矩控制需求，預測出轉矩控制效果最優并且勵磁電流為零的目標定子磁鏈，計算出旋轉坐標系下的參考電壓矢量U_sd與U_sq，經坐標變換矩陣得出兩相坐標系下的參考電壓矢量U_sα與U_sβ；

4)結合空間矢量調制模塊，調制出用于將給定參考電壓矢量合成三相開關PWM脈沖，經逆變器作用于永磁同步電機。

進一步地，該方法基于永磁同步電機無磁鏈環直接轉矩控制系統，所述的控制系統包括：