[发明专利]一种圆形与六边形直接转矩控制的切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别是指一种圆形与六边形直接转矩控制的切换方法。

背景技术

直接转矩控制是1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授提出的新型电机控制方案，直接转矩控制具有结构简单、转矩响应快和鲁棒性强等优点。目前直接转矩控制根据磁链轨迹通常可分为六边形磁链控制和圆形磁链控制。六边形磁链控制表现为一个控制周期内改变6次开关状态，在大功率牵引中，能有效减少开关损耗，因此六边形磁链控制在高速状态下，定子磁链模型能满足比较精确的控制需求。圆形磁链控制表现为一个控制周期内输出的电压矢量数很多，使得磁链轨迹尽量接近圆形，这种控制策略可以有效减少定子电流谐波含量；但是开关器件的开关频率过高，在大功率牵引领域中的应用受到限制。

由于直接转矩控制存在必然存在转矩脉动，所以出现了以抑制转矩脉动为目的的分段式直接转矩控制策略。具体为：在低速时采用圆形磁链控制，获得较小的转矩脉动；在高速时采用六边形磁链控制，减小开关次数，降低损耗。这种将两种控制策略结合起来的方法可以在全速范围内获得较好的输出转矩。由低速到高速的切换条件的判断，目前较好的策略是采用速度和磁链双重判据，即速度达到给定值并且磁链也达到给定值时才进行切换。但现有切换条件的判断并不全面，无法保证在所有情况下都能成功切换，即可能出现切换失败的情况，而且切换过程中仍会出现较大的转矩脉动。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种圆形与六边形直接转矩控制的切换方法，既能完成圆形与六边形直接转矩控制的有效切换，而且进一步减小了切换过程中电机的转矩脉动。

基于上述目的本发明提供的圆形与六边形直接转矩控制的切换方法包括：

将电机当前的转速与设定的切换转速进行比较，判断转速是否满足切换条件；若不满足则返回初始状态重新判断，若满足则继续判断；

通过电机定子三相电压幅值和电流幅值，计算得到磁链幅值和磁链相角；通过磁链相角对磁链扇区进行划分，并且判断所述磁链幅值和所述磁链相角是否满足切换条件；若至少有一个不满足，则返回初始状态重新判断；若两个都满足则继续判断；

通过磁链扇区分布以及当前的开关信号，判断电压矢量是否满足切换条件；若不满足，则返回初始状态重新判断；若满足则进行圆形磁链控制与六边形磁链控制的切换，即封锁圆形磁链控制器，启动六边形磁链控制器。

可选的，所述电机转速的判断方法为：

当ω＞ω_N时，表示满足切换条件，

其中ω为电机当前转速，ω_N为设定的切换转速，由此根据不同的切换需求，选择合适的切换速度。

可选的，所述电机转速采用容差的方式进行判断，具体判断方法为：

当ω＞ω_N+δ时，表示满足切换条件，

其中，δ为设定的容差转速。

可选的，所述切换速度为电机额定速度的30％。

可选的，所述计算磁链幅值和磁链相角的方法具体为三相-两相变换的方法，其计算公式为：

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