[发明专利]一种三相永磁同步电机的细分矢量直接转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种三相永磁同步电机的细分矢量直接转矩控制方法，包括：根据需要直接改变三相电压的作用时间，得到足够多的细分矢量；根据磁链所在扇区和滞环控制器输出的转矩和磁链的变化需求，制定电压矢量选择表；根据细分出的电压矢量，制定基本电压作用时间表；控制三相基本电压在一个开关周期内的作用时间来产生所需的电压矢量；在三相永磁同步电机中，用于减少转矩脉动的细分矢量直接转矩控制方法，采用上述过程，有效的简化了细分电压矢量的合成过程。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种三相永磁同步电机的细分矢量直接转矩控制方法。

背景技术

三相永磁同步电机直接转矩控制利用三相逆变器电压U_a、U_b、U_c得出的6个非零矢量V₁～V₆，和2个零矢量V₀，V₇，根据转矩和磁链的误差直接输出矢量，对电机进行控制的方式具有控制结构简单、转矩快速控制性能好等优点，这些优点使得三相永磁同步电机的直接转矩控制技术备受关注。但三相永磁同步电机的直接转矩控制的一个缺点是转矩脉动较大，容易引发电机共振现象。

为了降低转矩脉动，可以采用细分矢量直接转矩控制方法，就是将由三相逆变器的电压U_a、U_b、U_c得出的6个非零矢量V₁～V₆作为基础电压矢量，再进一步进行两两合成新电压矢量，从而细分出更多的电压矢量，用更多的细分矢量进行直接转矩控制可以有效的减少转矩脉动。但是现有的矢量合成计算方式较为复杂如图2所示，图中V_e为所需合成的矢量，其过程是由U_a、U_b、U_c产生的V₁～V₆来进行合成。本发明提出的一种三相永磁同步电机的细分矢量直接转矩控制方法，是调整三相基本电压U_a、U_b、U_c在一个开关周期T_s的作用时间，即可产生出所需的细分矢量，然后再利用产生的细分矢量进行直接转矩控制，本方法中的细分矢量的产生过程更为直接简单和高效，本发明电压矢量生成方式如图3所示。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相永磁同步电机的细分矢量直接转矩控制方法，通过控制三相基本电压在一个开关周期内的作用时间来产生所需的电压矢量，这种方法简化了电压矢量的合成过程，详见下文描述：步骤1：根据需要细分出足够多的细分矢量，以及得到细分矢量三相电压作用时间表，本文以细分出18个矢量为例；

步骤2：根据磁链所在扇区和滞环控制器输出的转矩和磁链的变化需求，制定电压矢量选择表；

步骤3：根据三相永磁同步电机的数学模型推导出三相永磁同步电机直接转矩控制模型；

步骤4：确定足够小的电压矢量开关周期T_s，使得在一个T_s中电机能够持续正常运行；

步骤5：电机运行时，由速度PI环计算出参考转矩T^*以及设定的参考磁链

步骤6：持续检测电机定子的电压电流并计算出电机的实时转矩T_e和实时磁链

步骤7：滞环控制器根据转矩误差ΔT_e和磁链误差输出相应的状态，结合当前磁链所在扇区，就可以从矢量表中选择对应的细分矢量；

步骤8：根据三相基本电压作用时间表，控制U_a、U_b、U_c在一个开关周期T_s输出的时间，就能输出相应的细分矢量，对电机进行直接转矩控制；

步骤9：不断重复步骤5到步骤8，电机即可完成对转矩的控制；