[发明专利]一种减小磁链脉动的方法

说明书

一种减小磁链脉动的方法，对对磁链和转矩增减效果影响最大的电压矢量角度集合、对磁链和转矩增减效果影响最小的电压矢量角度集合、混合备选电压矢量角度集合以及含7个基本电压矢量的备选电压矢量集合分别进行仿真分析，得到混合备选电压矢量集合的稳态综合性能是最优的，该集合中每一个电压矢量角度值对应一个考虑磁链幅值约束的成本函数值，在所有的考虑磁链幅值约束的成本函数值中选择最小的成本函数值所对应的电压矢量角度，将该电压矢量施加给电机。本发明在混合备选电压矢量集合的基础上，利用考虑磁链幅值约束的成本函数，增强对磁链的有效约束，解决动态下转速阶跃出现较大磁链波动的问题。

技术领域

本发明涉及一种减小磁链脉动的方法。

背景技术

直接转矩控制技术基于定子磁链坐标系并直接将转矩作为控制对象，避免了旋转坐标变换时的大量计算以及对电机参数的依赖性，其动态性能好，转矩响应时间短。

在转速波动下，即使当施加的电压矢量最大程度减小时，虽然对磁链的作用也是减小，但是磁链的减小对成本函数的影响被忽略，系统更多偏重转矩控制，基于模型预测控制的直接转矩控制系统选择的备选电压矢量仅控制转矩，牺牲了磁链，因此转速阶跃时出现较大磁链波动，影响控制性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种减小磁链脉动的方法，以提高永磁同步电机直接转矩控制系统的性能。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

一种减小磁链脉动的方法，包括以下步骤：

步骤一：根据电压矢量对定子磁链幅值和转矩的增减效果，分别制定出对磁链和转矩增减效果影响最大的电压矢量角度集合、对磁链和转矩增减效果影响最小的电压矢量角度集合以及混合备选电压矢量角度集合；

步骤二：通过表面式永磁同步电机模型预测直接转矩控制系统，对对磁链和转矩增减效果影响最大的电压矢量角度集合、对磁链和转矩增减效果影响最小的电压矢量角度集合、混合备选电压矢量角度集合以及含7个基本电压矢量的备选电压矢量集合分别进行仿真分析，得到混合备选电压矢量集合的稳态综合性能是最优的，从而将混合备选电压矢量集合作为电机模型预测控制的备选电压矢量集合；

步骤三：电机模型预测控制的备选电压矢量集合中每一个电压矢量角度值对应一个考虑磁链幅值约束的成本函数值，在所有的考虑磁链幅值约束的成本函数值中选择最小的成本函数值所对应的电压矢量角度，将该电压矢量施加给电机。

本发明进一步的改进在于，步骤一中，电压矢量对定子磁链幅值增减效果通过电压矢量与定子磁链幅值的关系体现，电压矢量与定子磁链幅值的关系如下：

其中，Δψ_s是定子磁链幅值变化量，ψ_s(k)是当前K时刻定子磁链的幅值，Vs是当前要施加的电压矢量幅值，Δt是该电压矢量施加的作用时间，α是电压矢量与定子磁链矢量之间的夹角，δ(k)是当前K时刻的转矩角。

本发明进一步的改进在于，步骤一中，电压矢量对转矩增减效果通过电压矢量与转矩的关系体现，电压矢量与转矩的关系如下：

其中，ΔTe是转矩变化量，p是电机的极对数，ψ_f是永磁体磁链，ψ_s(k)是当前K时刻定子磁链的幅值，L_d为d轴定子电感，Vs是当前要施加的电压矢量幅值，Δt是该电压矢量施加的作用时间，α是电压矢量与定子磁链矢量之间的夹角，δ(k)是当前K时刻的转矩角。

本发明进一步的改进在于，步骤一中，对磁链和转矩增减效果影响最大的电压矢量角度集合为：

∠V_s∈{0°,90°-δ,180°,270°-δ} (6)