[发明专利]基于比例谐振调节器的双三相永磁电机矢量控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电机控制领域，涉及一种基于比例谐振调节器的双三相永磁同步电机矢量控制方法。

背景技术

多相系统具有转矩脉动小、冗余度高、可靠性高、系统静动态性能优良等诸多优点，是目前实现高压大功率交流传动的一种重要途径。在需有高可靠性、大功率的军工和重要工业领域，例如宇航、潜艇的动力系统、核电站水冷却系统和电动汽车等应用中有极大的前景。从理论上讲，相数越多，转矩脉动越小，同时对于电机本体或逆变器故障等情况有更多的冗余选择，从而可提高系统的可靠性。但是多相电机相数的增加，一方面会使电机制造的难度大大增加；另一方面，增加了从逆变器到被驱动电机的连接电缆数量，也显著复杂了控制电路和驱动电路，使得变频控制器的实现技术困难，研制程度大大增加，同时会降低其可靠性。因此目前的多相电机的研究对象主要是集中在双三相绕组的电机及其控制系统。

双三相电机在自然六相坐标系下为高阶、强耦合系统，不利于优良的控制方法的实现。因此，Yifan Zhao等提出了六维解耦空间变换理论，通过对空间矢量的分解，将双三相电机变换到三个相互正交的二维子平面来进行建模和分析，将机电能量转换分量（α-β子平面）和非机电能量转换分量（z1-z2子平面与o1-o2子平面）进行解耦。在双三相电机中虽然只有α-β子平面中的双三相电机模型与机电能量转换有关，但其矢量控制方法不能简单沿用三相电机中的实现方法，必须考虑双三相电机固有的结构特殊性，特别地，两套三相绕组或者两套逆变器之间小而内在的不对称性会引起两套三相绕组的电流不平衡。对于两套绕组中性点独立的双三相电机系统，由于o1-o2子平面的电压向量为零向量，在形成控制信号时可不予考虑，这样系统降为四阶。采用基于空间电压矢量解耦SVPWM控制的算法，其核心思想为在控制α-β子平面下电压矢量以满足电机转矩控制需要的同时，控制z1-z2，o1-o2坐标系下的电压矢量使之在每个采样周期里平均为0。该方法能对z1-z2子平面的合成电压矢量进行抑制，同时满足α-β子平面和z1-z2子平面的伏秒平衡，在一定程度上抑制了定子谐波电流，减小系统损耗，稳定电磁转矩。

实际上，由于矢量空间解耦方法对α-β子平面上的定子电流分量能进行有效的控制，其12m±1(m=1，2，3...)次谐波分量基本被消除。而对于z1-z2子平面上的6m±1(m=1，3，5...)次电流谐波分量，传统的矢量控制只是通过控制电压分量来抑制电流谐波分量，其控制效果十分有限。因此，在双三相永磁电机的研究中，十分有必要对z1-z2子平面上分量的控制进行优化，采用合适的控制方法，对z1-z2子平面的谐波电流直接进行有效地控制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有双三相永磁同步电机（DTP-PMSM）矢量控制方法的不足，提供一种基于比例谐振调节器的双三相永磁同步电机矢量控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于比例谐振调节器的双三相永磁电机矢量控制方法，包含以下步骤：

一种基于比例谐振调节器的双三相永磁电机矢量控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）设本次采样周期开始时刻为t_k，利用第一三相电流霍尔传感器采集定子侧ABC绕组三相电流i_sABC，利用第二三相电流霍尔传感器采集定子侧DEF绕组三相电流i_sDEF，利用单相电压传感器采集直流母线电压信号V_dc;

（2）信号调理电路将采集到的相电流信号i_sABC、i_sDEF和直流母线电压信号V_dc分别进行信号处理，转换成DSP能够识别的模拟信号量；

（3）采用多摩川增量式光电编码器对电机转子位置信号进行采样，将编码器输出信号送入DSP2812的QEP单元进行处理并计数，通过转速计算器计算得到电机的转子位置信号θ_s和电机转速ω_r；

（4）将采集到的定子六相电流i_sABC和i_sDEF经过六相静止坐标变换模块，得到α-β子平面定子电流i_sα和i_sβ，z1-z2谐波子平面定子电流i_sz1和i_sz2；