[发明专利]一种永磁同步电机无磁链环直接转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机无磁链环直接转矩控制方法，属于永磁同步电机技术领域，根据测量的两相静止坐标系下的电压信号Usubgt;α/subgt;、Usubgt;β/subgt;以及电流信号Isubgt;α/subgt;、Isubgt;β/subgt;，观测出此时的两相静止坐标系下定子磁链ψsubgt;sα/subgt;、ψsubgt;sβ/subgt;以及电磁转矩Tsubgt;e/subgt;；根据速度环PI调节器输出转矩给定值Tsubgt;e/subgt;supgt;*/supgt;以及电磁转矩Tsubgt;e/subgt;，得出转矩差值ΔTsubgt;e/subgt;＝Tsubgt;e/subgt;supgt;*/supgt;‑Tsubgt;e/subgt;；根据转矩控制需求，预测出转矩控制效果最优并且励磁电流为零的目标定子磁链，计算出旋转坐标系下的参考电压矢量Usubgt;sd/subgt;与Usubgt;sq/subgt;，经坐标变换矩阵得出两相静止坐标系下的参考电压矢量Usubgt;sα/subgt;与Usubgt;sβ/subgt;；结合空间矢量调制模块，调制出用于将给定参考电压矢量合成三相开关PWM脉冲，经逆变器作用于永磁同步电机。本发明以预测磁链的方式，精确计算参考电压矢量，以此空间矢量调制技术，提高控制精度，降低转矩脉动。

技术领域

本发明属于永磁同步电机技术领域，具体涉及一种永磁同步电机无磁链环直接转矩控制方法。

背景技术

永磁同步电机因其损耗小、效率高、功率密度高等诸多优点使得其在高性能交流调速场合得到广泛应用。

与矢量控制相比，直接转矩控制直接以电机转矩为控制目标，减弱了对电机参数的依赖性，不要求严格的磁场定向，具有优良的动态响应性能。

传统无磁链环直接转矩控制从转矩控制思想和电压矢量的选取原则对传统直接转矩控制进行改进，省去了磁链控制环，电机运行中不要求保持定子磁链幅值恒定，磁链幅值能够随着负载的情况自适应变化，减小了励磁电流，提高了功率因素。

但传统无磁链环采用滞环控制的方式，存在控制精度不高，转矩脉动较大的问题。并且定子磁链限幅策略需要同时检测定子磁链与转子磁链的位置，在两套电压矢量选择表之间频繁切换，复杂性较高，存在改善的空间。

发明内容

发明目的：通过预测转矩效果最优并且无励磁电流的目标定子磁链，并结合空间矢量调制技术，解决传统无磁链环控制方式转矩脉动大、开关表切换繁琐的问题。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种永磁同步电机无磁链环直接转矩控制方法，包括如下步骤：

1)根据测量的电压信号U_α、U_β以及电流L_α、L_β，输入到定子磁链观测模块以及转矩估算模块，观测出此时的定子磁链ψ_sα、ψ_sβ以及电磁转矩T_e；

2)根据速度环PI调节器输出转矩给定值以及步骤1)的电磁转矩T_e，得出转矩差值

3)根据转矩控制需求，预测出转矩控制效果最优并且励磁电流为零的目标定子磁链，计算出旋转坐标系下的参考电压矢量U_sd与U_sq，经坐标变换矩阵得出两相坐标系下的参考电压矢量U_sα与U_sβ；

4)结合空间矢量调制模块，调制出用于将给定参考电压矢量合成三相开关PWM脉冲，经逆变器作用于永磁同步电机。

进一步地，该方法基于永磁同步电机无磁链环直接转矩控制系统，所述的控制系统包括：