[发明专利]一种基于磁链误差矢量法的SVM‑DTC电机控制算法

权利要求书

1.一种基于磁链误差矢量法的SVM-DTC电机控制算法，该方法简化了原有的SVM-DTC算法，保留了传统DTC简单性优点，包括以下步骤：

1)定子磁链误差经过PI调节可以获得电压矢量相角

静止坐标系下定子磁链方程为

U_s，R_s，i_s为定子电压向量、电阻和电流；

由于定子磁链与电压矢量之间的积分关系，使得两者在空间上相互垂直，改变电压矢量的幅值可以使定子磁链转速发生变化，从而引起转矩角或转矩的变化，通过改变电压矢量方向来实现对磁链幅值的改变，即电压矢量相角与定子磁链幅值成比例关系；

参考电压矢量的相角可直接由磁链经过PI调节后获得；电压矢量相角公式可以表示为

式中，M_p，M_i分别为比例和积分系数，θ(k)为磁链位置角；

2)转矩误差经PI调节可以获得电压矢量幅值

在转子旋转dq坐标系下，SVM-DTC原始方案中，PMSM电磁转矩由磁链和转矩角计算而得，电磁转矩计算公式如下

其中，为定子磁链向量，为转子永磁体大小，T_e是电磁转矩，L_q，L_d分别为定子直轴和交轴电感，δ是定子磁链和转子磁链之间的电磁角度，即转矩角；

根据电机实际运行过程可知，改变转矩角或转矩的最快最有效的方法是调节定子磁链垂直方向的电压矢量的幅值，根据前面的推论，定子磁链垂直方向的电压矢量幅值即为合成电压矢量的幅值，即电压矢量幅值与电磁转矩成比例，参考电压矢量的幅值可直接由转矩经过PI调节后获得，电压矢量幅值计算公式可以表示为

$\left|\right|U\left(k\right)\left|\right|=K_p\left(T_e^{*}\right(k)-T_e(k\left)\right)+K_i*\mathrm{\Σ}T\left(T_e^{*}\right(k)-T_e(k\left)\right)$

其中，K_p，K_i分别为比例和积分系数，为电磁转矩参考值。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁链误差矢量法的SVM-DTC电机控制算法，其特征在于，电压矢量相角与定子磁链幅值成比例关系是指通过施加不同方向的电压矢量，定子磁链有三种可能的状态：

其中，

式中，u₁，u₂，u₃分别为使定子磁链变大、不变、变小的不同方向的空间电压矢量，Δt为单位作用时间。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁链误差矢量法的SVM-DTC电机控制算法，其特征在于，所述的电压矢量幅值与电磁转矩成比例是指对于面贴式PMSM，有L_d＝L_q＝L_s，故dq坐标系下的转矩公式可以写成

当既能保证Te和δ之间的线性关系且使得电机电流较小，所以的期望值通常取值为当定子磁链幅值为恒定值时，转矩变化量只与δ相关。