[发明专利]永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统及控制方法，解决了永磁同步电机采用传统矢量控制或直接转矩控制分别带来的转矩响应较慢和转矩纹波较大的问题。本发明方法根据永磁同步电机电压、电流、磁链、电磁转矩的关系，在离散状态下利用数值积分原理构造了一种状态观测器，同时引入PI调节器消除观测误差，实现了对下一控制周期系统状态的准确预测，基于该观测器建立永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统，在保持转矩响应快的同时减小了转矩纹波，提高了永磁同步电机运行性能。

主权项

1.一种永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统，其特征在于，该系统包括：编码器、状态观测器、无差拍控制器、SVPWM调制模块、逆变器，对于某一控制周期k，所述编码器用于获取电机旋转电角速度ω_r和电机转速n；利用所述电机转速n与转速给定值n_ref的偏差通过PI调节器计算电磁转矩给定值Te_ref；所述状态观测器用于根据当前控制周期永磁同步电机的定子电流和定子电压以及电机旋转电角速度ω_r计算下一控制周期的定子磁链的预测值和电磁转矩的预测值Te^*；所述无差拍控制器以电磁转矩给定值Te_ref与电磁转矩预测值Te^*所求得的转矩偏差ΔTe以及定子磁链预测值作为输入参数计算参考电压v_d和v_q；所述SVPWM调制模块根据所述参考电压v_d和v_q经Park逆变换所得到的两相电压生成逆变器的控制信号；所述逆变器用于根据所述控制信号控制永磁同步电机的定子电压；所述状态观测器包括电流预测模块、磁链预测模块和转矩预测模块，所述电流预测模块用于利用观测器方程根据当前控制周期永磁同步电机的定子电流和定子电压以及电机旋转电角速度ω_r计算下一控制周期定子电流的初始预测值将上一控制周期对当前控制周期定子电流的预测值与当前控制周期的定子电流之间的误差输入PI调节器，利用PI调节器根据该误差值计算并输出误差补偿值，将该误差补偿值与所述定子电流的初始预测值相加进而得到最终的定子电流预测值所述磁链预测模块用于利用磁链方程根据对下一控制周期定子电流的预测值计算下一控制周期的定子磁链预测值所述转矩预测模块用于利用转矩方程根据对下一控制周期定子电流的预测值和定子磁链的预测值计算电磁转矩的预测值Te^*。