[发明专利]永磁同步电机直接转矩控制方法及系统

说明书

本发明公开一种基于super‑twisting滑模和EKF观测器的直接转矩控制方法及系统，用于对永磁同步电机的控制，包括以下步骤：测量三相逆变器输出端的电流i_a、i_b、i_c和电压u_a、u_b、u_c；将三相电流和三相电压转换成静止坐标系下的电流i_α、i_β和电压u_α、u_β后输入到EKF观测器模块中，估算出定子磁链ψ_s、电机转速n、电磁转矩T_e和转子位置θ_e；计算定子磁链ψ_s和所述电磁转矩T_e与定子磁链给定值和电磁转矩给定值的差值，并将所述差值输入到super‑twisting模块控制得到静止坐标系下的电压将电压输入到SVPWM模块，合成最优电压矢量，控制所述逆变器开关状态来控制电机的运行。本发明提高永磁同步电机的控制性能，减小转矩脉动，同时减小逆变器的开关动作次数。

技术领域

本公开涉及电机控制技术领域，具体是一种基于super-twisting滑模和EKF观测器的直接转矩控制系统，可以应用于对永磁同步电机的控制。

背景技术

永磁同步电动机(PMSM)由于自身结构简单，具有转速平稳、动态响应快、过载能力强、可靠性高、结构多样化、应用范围广等优点，已成为研究热点，并得到广泛的应用。

直接转矩控制(DTC)摒弃了传统矢量控制中的解耦思想，而是将转子磁通定向更换为定子磁通定向，取消了旋转坐标变换，减弱了系统对电机参数的依赖性，通过实时检测电机定子电压和电流，计算转矩和磁链的幅值，并分别与转矩和磁链的给定值比较，利用所得差值来控制定子磁链的幅值及该矢量相对于磁链的夹角，由转矩和磁链调节器直接输出所需的空间电压矢量，从而达到磁链和转矩直接控制的目的。但直接转矩控制系统存在转矩和磁链脉动，开关频率变化等缺陷。

发明内容

本公开的一个方面的目的是提供一种基于super-twisting滑模和EKF观测器的直接转矩控制方法，以提高永磁同步电机的控制性能，减小转矩脉动，同时减小逆变器的开关动作次数。super-twisting的中文含义是超扭曲，EKF的中文含义是拓展卡尔曼滤波。

为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种永磁同步电机直接转矩控制方法，包括以下步骤：

测量三相逆变器输出端的电流i_a、i_b、i_c和电压u_a、u_b、u_c；

将所述三相电流和所述三相电压转换成静止坐标系下的电流i_α、i_β和电压u_α、u_β后输入到EKF观测器模块中，估算出定子磁链ψ_s、电机转速n、电磁转矩T_e和转子位置θ_e；

计算所述定子磁链ψ_s和所述电磁转矩T_e与定子磁链给定值和电磁转矩给定值的差值，并将所述差值输入到super-twisting模块控制得到静止坐标系下的电压

将所述电压输入到SVPWM模块，合成最优电压矢量，控制所述逆变器开关状态来控制电机的运行。

本公开的另一个方面的目的是提供一种基于super-twisting滑模和EKF观测器的直接转矩控制系统，以提高永磁同步电机的控制性能，减小转矩脉动，同时减小逆变器的开关动作次数。

为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种永磁同步电机直接转矩控制系统，包括：