[发明专利]永磁同步电机低逆变器功耗直接转矩控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机优化直接转矩系统控制方法，属于永磁同步交流电机直接驱动系统变频调速控制技术领域。

背景技术

随着半导体功率开关器件的迅速发展，感应电机调速驱动系统得到了广泛的应用。由于现代电气化发展的趋势为节约能源和提高能源利用效率，永磁同步电动机以其高效率、高功率因数和高功率密度等优点，正逐步取代感应电动机得到越来越多的应用。在这些应用中，直-交逆变器作为电机的三相电压源或电流源，通过改变逆变器输出的电压或电流频率来驱动电机。在中大功率电机驱动系统中逆变器开关损耗也占用很大部分能源，所以降低逆变器开关损耗可以有效提高整个驱动系统的效率。直接转矩控制是一种有效的永磁同步电机转矩和转速控制方案，目前普通的直接转矩控制采用查表法直接控制逆变器的开关位置，不需要脉宽调制或空间矢量脉宽调制。逆变器开关频率与转矩和磁链的滞环宽度有直接关系，滞环带宽越窄逆变器的开关频率越高得到的控制性能越好，但随之逆变器的功耗也越大消耗的能量越多。由于普通直接转矩控制不能调节和最小化逆变器开关频率，由于逆变器开关频率不能得到最优的使用，一定程度上造成逆变器功耗的浪费。

基于改进开关表方法其实就是在开关频率和转矩脉动、磁链脉动之间做权衡，通过增加零电压矢量的运用或改进扇区来减少转矩和电流脉动，但其无法调节开关频率。一些智能控制方案的应用于脉宽调制和直接转矩控制本身，包括通过显式解的方式解决产生连续变量的问题和在过调制时通过预测方案获得和补偿电流畸变，均未专门涉及开关频率最小化问题。

由于逆变器的开关频率基本上代表逆变器开关损耗，影响系统总体的效率，在给定的转矩和磁链的滞环宽度下最小化开关频率问题是一个难点。国外在这方面的研究已取得一定成果，但还存在算法过于复杂无法实时应用和随着预测时域增加在线计算时间呈指数倍增长等相关的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有的技术的不足之处，本发明提出一种永磁同步电机低逆变器功耗直接转矩控制方法。

技术方案

一种永磁同步电机低逆变器功耗直接转矩控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：根据设定的速度参考值ω^*和电机光电编码器输出的速度反馈值ω进行PI调节，得到参考转矩T_e,ref

T_e,ref＝K_p·e_ω+K_i∫e_ωdt,(K_p＞0,K_i＞0),e_ω＝ω^*-ω；

步骤2：通过电流传感器测量得到当前k时刻电机的电流值i_s＝[i_a i_b i_c]^T和位置传感器得到的转子位置角θ_r，经过坐标变换得到电流i_s在旋转坐标系d、q轴下的电流值i_d、i_q