[发明专利]一种基于最小电压矢量偏差的SRM直接转矩控制控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于最小电压矢量偏差SRM直接转矩控制方法及系统，涉及电机直接转矩控制领域。本发明根据转矩参考值定子磁链相角∠ψ_s得到定子磁链参考值相角进而确定电压矢量参考值u^ref；根据相角δ^ref、电压矢量参考值所在扇区和非零电压矢量关系确定需要作用的非零电压矢量u_n；通过计算所述电压矢量参考值u^ref和非零电压矢量Du_n之间偏差最小值确定占空比D。本发明解决了单电压矢量工作造成转矩脉动大的问题，实现了转矩的高精度输出。

技术领域

本发明涉及电机直接转矩控制领域。更具体地，公开了一种基于最小电压矢量偏差的开关磁阻电机(SRM)直接转矩控制方法及系统。

背景技术

开关磁阻电机(SRM)有着许多深具竞争力的优势。其机械结构简单、价格低、工作时可靠性强、容错性高，除此之外还有着用于控制的参数多、控制方式灵活、可以快速进行速度调节等优点。产品涉及航空动力制造、分布式储能发电、汽车驱动、日常家电等领域。SRM是继永磁同步电机、交流感应电机之后发展起来的有着巨大的应用价值的调速电机，已经成为许多学者的热门研究对象之一。

SRM本身噪声和转矩脉动问题是其不能大量使用的主要原因。因此，目前的研究主要集中在降低转矩脉动上。这个问题是从两个方面来研究的：电机结构的改进和控制策略的改善。至于电机结构改进，主要是从调整定子和转子的形状、外径大小以及绕组的匝数等角度出发；而在控制策略方面，不仅仅传统的理论方法在优化完善，新的理论方法也在不断出现，比如矢量控制、转矩分配控制、预测控制以及容错控制都减小了转矩脉动。

DTC控制策略广泛应用在交流调速系统中，其采用转矩环和磁链环的反馈来控制开关管通断，系统结构中没有复杂的数学模型，控制性能优秀，可以通过数字化来完成。对于SRM电机，通过分析其转矩脉动来源，可知其运行过程中采用脉冲式供电方式，各相之间存在换相过程，在换相过程中，转矩的增减不一致，会产生转矩脉动：传统直接转矩控制在使用基本电压矢量过程中，在开关管固定的工作周期中，只输出一个电压矢量，而且该矢量的作用时间一定，会在控制过程导致转矩增加量或减少量过量，所以引起较大的转矩和磁链波动，很难满足SRM的换相工作要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于最小电压矢量偏差的开关磁阻电机(SRM)直接转矩控制方法。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种基于最小电压矢量偏差的SRM直接转矩控制控制方法及系统，解决了单电压矢量工作造成转矩脉动大的问题，进而实现转矩的高精度输出。

本发明第一方面提供了一种基于最小电压矢量偏差的SRM直接转矩控制控制方法，包括如下步骤：

S1、根据转矩参考值定子磁链相角∠ψ_s得到定子磁链参考值相角进而确定电压矢量参考值u^ref；

S2、根据相角δ^ref、电压矢量参考值所在扇区和非零电压矢量关系确定需要作用的非零电压矢量u_n；

S3、通过计算所述电压矢量参考值u^ref和非零电压矢量Du_n之间偏差最小值确定占空比D。

进一步的，电压矢量参考值u^ref确定方法包括：

S11、转速参考值n^ref和实际转速n经PI调节生成转矩参考值

S12、所述转矩参考值和实际转矩T_e经PI调节后与定子磁链相角∠ψ_s相加得到定子磁链参考值相角为：