[发明专利]五相永磁同步电机高负载能力的直接转矩控制方法

说明书

本发明提出一种五相永磁同步电机高负载能力的直接转矩控制方法，针对五相对称绕组永磁同步电机，且定子绕组连接成星形，五相永磁同步电机定子绕组中反电动势中含有较高比例的三次谐波，利用五相逆变器输出电压矢量同时在基波平面和三次谐波平面中构建双电磁转矩、定子磁链的直接控制策略；同时，利用电机的凸极现象构建每安培最大转矩算法对双平面上的定子磁链幅值不断刷新。本发明减小了定子绕组电流峰值，构建凸极式五相永磁同步电机每安培最大转矩控制算法，利用其对基波和三次谐波平面中定子磁链幅值实时更新，进一步增强电机负载能力，降低定子绕组电流。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及五相永磁同步电机高负载能力的直接转矩控制方法。

背景技术

多相永磁同步电机驱动系统具有多自由度控制优点，所以其驱动系统运行可靠性高，即使因电机绕组缺相或逆变桥臂故障，仍然可以借助剩余的控制自由度实现电机的容错运行。由于采用永磁体激磁，流入定子绕组的电流中可以全部为有功成分，从而实现电机定子侧高功率因数运行。所以，多相永磁同步电机在高可靠性、高功率因数要求场合具有独特的应用优势。

通常多相永磁同步电机制作成隐极式结构，这样整个电机电磁转矩仅仅由定子电流与转子永磁磁场相互作用产生的电磁转矩部分，没有磁阻转矩，从而降低了电机负载能力；另一方面，定子采用分布绕组，定子绕组中产生的反电动势为正弦波，定子绕组中流进正弦波电流。实际上，多相永磁同步电机定子绕组中产生的反电动势也并非标准的正弦波，其中谐波反电动势也可以产生电磁转矩输出，从而增强电机的负载能力。所以电机的凸极现象和电机谐波均可以用来增强电机负载能力，如何结合这两方面的优势，构建高负载能力的多相永磁同步电机驱动系统还未见文献公开过。

发明内容

本发明提供一种五相永磁同步电机高负载能力的直接转矩控制方法，目的是提高五相永磁同步电机驱动系统的转矩控制能力。本发明五相永磁同步电机定子绕组中反电动势中含有较高比例的三次谐波，利用五相逆变器输出电压矢量同时在基波平面和三次谐波平面中构建双电磁转矩、定子磁链的直接控制策略；同时，利用电机的凸极现象构建每安培最大转矩算法对双平面上的定子磁链幅值不断刷新。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种五相永磁同步电机高负载能力的直接转矩控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：利用正交变换矩阵T₅将电机的五相输入电流i_sA～i_sE变换至α₁β₁-α₃β₃静止坐标系中，得到基波电流i_sα1i_sβ1、三次谐波电流i_sα3i_sβ3，α₁β₁和α₃β₃分别为基波和三次谐波静止坐标系；

变换过程为：

其中，i_sz为零序电流，α＝72°；

步骤S2：计算基波平面定子磁链ψ_sα1ψ_sβ1和三次谐波平面定子磁链ψ_sα3ψ_sβ3；

步骤S3：根据基波平面定子磁链ψ_sα1ψ_sβ1矢量ψ_s1的辐角并判断矢量所处α₁β₁平面扇区编号θ_si；根据三次谐波平面定子磁链ψ_sα3ψ_sβ3矢量ψ_s3辐角并判断矢量所处α₃β₃平面扇区编号θ_xi；