[发明专利]一种永磁同步电机直接转矩/磁链控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机直接转矩/磁链控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）利用电压电流传感器（4）采集永磁同步电机的三相定子电压信号u_au_bu_c和三相定子电流信号i_ai_bi_c，通过三相/两相静止坐标变换模块（6）对其进行坐标变换，得到两相静止αβ坐标系中的电压分量u_αu_β和电流分量i_αi_β。利用速度编码器（5）或者无传感器技术得到转子的转速ω。

（2）根据所述的电压分量u_αu_β和电流分量i_αi_β，通过反馈电磁转矩、定子磁链和电流矢量估计模块（7），计算出永磁同步电机的反馈电磁转矩T_e、反馈定子磁链Ψ_s和反馈定子磁链相对于α轴的夹角δ，同时计算出电流矢量的幅值I_s和电流矢量相对于α轴的夹角θ_i。

（3）根据所述的转子转速ω和给定转速ω^*之差，经PI控制器（8）得到电磁转矩的初始给定值T_e’。将电磁转矩的初始给定值T_e’、反馈定子磁链Ψ_s、反馈定子磁链相对于α轴的夹角δ、电流矢量的幅值I_s、电流矢量相对于α轴的夹角θ_i和转速ω经给定电磁转矩与定子磁链计算模块（9）得到给定电磁转矩T_e^*和给定定子磁链Ψ_e^*。

（4）给定电磁转矩T_e^*与反馈电磁转矩T_e之差，经PI控制器（10），得到定子磁链的角度增量Δδ。将角度增量Δδ、给定定子磁链Ψ_s^*、反馈定子磁链Ψ_s、反馈定子磁链相对于α轴的夹角δ通过给定电压计算模块（11），计算出α轴和β轴方向上的电压给定值V_α、V_β。

（5）根据α轴和β轴方向上的电压给定值V_α、V_β，利用空间矢量脉宽调制（12）生成PWM信号对逆变器（1）进行控制。

2.按照权利要求1所述的直接转矩/磁链控制方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述将电磁转矩的初始给定值T_e’、反馈定子磁链Ψ_s、反馈定子磁链相对于α轴的夹角δ、电流矢量的幅值I_s、电流矢量相对于α轴的夹角θ_i和转速ω经给定电磁转矩与定子磁链计算模块（9）得到给定电磁转矩T_e^*和给定定子磁链Ψ_s^*通过以下子步骤来实现：

（3.1）将反馈定子磁链相对于α轴的夹角δ、电流矢量的幅值I_s和电流矢量相对于α轴的夹角θ_i，通过i_M计算模块（13），根据公式i_M=I_s*cos(θ_i-δ)计算出电流矢量I_s在定子磁链方向轴上的投影i_M。

（3.2）将反馈定子磁链Ψ_s、电流矢量I_s在定子磁链方向轴上的投影i_M、电磁转矩的初始给定值T_e’通过给定电磁转矩计算模块（14），先根据公式，计算给定电磁转矩的限幅值T_emax，以保证电机电流维持在最大值I_smax；其中，p是永磁同步电机的极对数，I_samx是定子电流的最大值。然后电磁转矩的初始给定值T_e’经过限幅后，得到电磁转矩的给定T_e^*。

（3.3）将电磁转矩的给定T_e^*通过查询表（15）查出对应转矩的定子磁链Ψ_s1^*。其中，查询表（15）是一张根据最大转矩电流比MTPA算法得到的磁链－转矩对应表格，可根据电磁转矩查表得出对应的定子磁链，以获得单位电流下输出最大转矩的特性。将转速ω通过弱磁磁链计算模块（16）计算出对应转速的定子磁链Ψ_s2^*。弱磁磁链计算模块（16）是根据公式，由转速ω决定定子磁链的大小。其中，V_dc是逆变器（1）的直流母线电压。将Ψ_s1^*和Ψ_s2^*通过比较模块（17），取两者中小者作为定子磁链的给定值Ψ_s^*。