[发明专利]一种基于矢量控制的三相直流电机电流环设计方法

说明书

本发明提供一种基于矢量控制的三相直流电机电流环设计方法，包括以下步骤：S1.电流采样；S2.静止三相abc到静止两相坐标αβ的变换；S3.静止两相到旋转两相变换；S4.两相旋转电流的调节，在电机的实际控制过程中，采用传统的PID算法，经过计算得出u_d、u_q；S5.旋转两相到静止两相变换；S6.SVPWM输出，根据矢量u_α、u_q，判断电机当前的位置状态，计算出三相输出电压的PWM占空比，使能电机的运动即完成一个周期的电流环计算。本发明可以有效的减小电机的转矩脉动；效率高，噪声小，这对于噪声要求小的场合非常重要；动态响应速度快，可以有效的提高电机的电流环响应速度。

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种基于矢量控制的三相直流电机电流环设计方法。

背景技术

三相直流电动机具有无极调速、调速范围广、过载能力强、线性度好、寿命长、体积小、重量轻、出力大等优点以及优良的转矩特性，使其在运动控制领域得到广泛的应用。

传统的控制算法是有两种，一是基于“六步换向”，通过采样当前电机转子的位置，按照电机旋转的顺序，依次往三相直流电机中的两相通入直流电以形成对应的牵引旋转磁场，拖动电机转子的运动。这种方波控制方式的优点是控制算法简单、硬件成本较低，使用性能普通的控制器便能获得较高的电机转速；缺点是转矩波动大、存在一定的电流噪声、效率达不到最大值。方波控制适用于对电机转动性能要求不高的场合。二是采样正弦波的控制方式，即SVPWM波控制，输出三相正弦电压，这种方式没有方波控制换向的概念，或者认为一个电气周期内进行了无限多次的换向。显然，正弦波控制相比方波控制，其转矩波动较小，电流谐波少，控制起来感觉比较“细腻”，但是对控制器的性能要求稍高于方波控制，而且电机效率不能发挥到最大值。正弦波控制实现了电压矢量的控制，间接实现了电流大小的控制，但是无法控制电流的方向。

发明内容

为解决现有技术存在的转矩波动大、效率较低、噪音大的缺陷，本发明提供一种基于矢量控制的三相直流电机电流环设计方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种基于矢量控制的三相直流电机电流环设计方法，包括以下步骤：

S1.电流采样，采集到三相电机的三相电流i_a、i_b、i_c；

S2.静止三相abc到静止两相坐标αβ的变换，由采样的三相电流i_a、i_b、i_c，经过Clark变换，得到静止坐标的两相电流i_α、i_β；

S3.静止两相到旋转两相变换，由静止坐标的两相电流i_α、i_β，经过Park变换，得到旋转坐标的两相电流i_d、i_q；

S4.两相旋转电流的调节，在电机的实际控制过程中，采用传统的PID算法，经过计算得出u_d、u_q；

S5.旋转两相到静止两相变换，由上述的u_d、u_q，经过Park反变换，就可以得出控制三相电机旋转的空间矢量u_α、u_q；

S6.SVPWM输出，根据矢量u_α、u_q，判断电机当前的位置状态，计算出三相输出电压的PWM占空比，使能电机的运动即完成一个周期的电流环计算。