[发明专利]基于双滑膜结构的永磁同步电机直接转矩控制系统及方法

说明书

本发明涉及永磁同步电机技术，具体涉及基于双滑膜结构的永磁同步电机直接转矩控制系统及方法。该控制系统，包括二阶滑模控制器模块、变参数PI调节器模块、dq/αβ模块、SVPWM模块、abc/αβ模块、逆变器模块、速度传感器模块、全阶滑模观测器模块和永磁同步电机；永磁同步电机分别与逆变器模块、abc/αβ模块和速度传感器模块并联连接；逆变器模块依次连接SVPWM模块、dq/αβ模块、二阶滑模控制器模块；abc/αβ模块与全阶滑模观测器模块连接；全阶滑模观测器模块与二阶滑模控制器模块和变参数PI调节器模块并联；速度传感器模块与变参数PI调节器模块连接。使用该系统的控制方法能够提高永磁同步电机的控制性能，减小转矩脉动，同时减小逆变器的开关动作次数。增强了系统的鲁棒性及系统稳定性。

技术领域

本发明属于永磁同步电机技术领域，尤其涉及基于双滑膜结构的永磁同步电机直接转矩控制系统及方法。

背景技术

永磁同步电动机(PMSM)由于自身结构简单，具有转速平稳、动态响应快、过载能力强、可靠性高、结构多样化、应用范围广等优点，已成为研究热点，并得到广泛的应用。

直接转矩控制(DTC)摒弃了传统矢量控制中的解耦思想，而是将转子磁通定向更换为定子磁通定向，取消了旋转坐标变换，减弱了系统对电机参数的依赖性，通过实时检测电机定子电压和电流，计算转矩和磁链的幅值，并分别与转矩和磁链的给定值比较，利用所得差值来控制定子磁链的幅值及该矢量相对于磁链的夹角，由转矩和磁链调节器直接输出所需的空间电压矢量，从而达到磁链和转矩直接控制的目的。但直接转矩控制系统存在转矩和磁链脉动，开关频率变化等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高永磁同步电机的控制性能，减小转矩脉动，同时减小逆变器开关动作次数的永磁同步电机直接转矩控制系统。

本发明的第二个目的是提供用于对永磁同步电机进行控制的方法。

为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：基于双滑膜结构的永磁同步电机直接转矩控制系统，包括二阶滑模控制器模块、变参数PI调节器模块、dq/αβ模块、SVPWM模块、abc/αβ模块、逆变器模块、速度传感器模块、全阶滑模观测器模块和永磁同步电机；永磁同步电机分别与逆变器模块、abc/αβ模块和速度传感器模块并联连接；逆变器模块依次连接SVPWM模块、dq/αβ模块、二阶滑模控制器模块；abc/αβ模块与全阶滑模观测器模块连接；全阶滑模观测器模块与二阶滑模控制器模块和变参数PI调节器模块并联；速度传感器模块与变参数PI调节器模块连接。

在上述的基于双滑膜结构的永磁同步电机直接转矩控制系统中，二阶滑模控制器模块包括转矩磁链控制器和定子磁链控制器。

为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：

基于双滑膜结构的永磁同步电机直接转矩控制方法，包括以下步骤：

步骤1、abc/αβ模块通过检测逆变器模块的电压、电流转换成静止坐标系下的电压、电流；

步骤2、全阶滑模观测器模块通过检测静止坐标系下的电压、电流进行估算，得出永磁同步电机的定子磁链、电磁转矩；

步骤3、速度传感器模块检测永磁同步电机的实时转速n；

步骤4、变参数PI调节器模块通过检测转速的差值而输出相应转矩给定值；

步骤5、二阶滑模控制器模块的输入为转矩差值和定子磁链差值，输出为旋转坐标系下的电压

步骤6、dq/αβ模块根据输入的经过旋转变化得到静止坐标系下的

步骤7、SVPWM模块的输入为静止坐标系下的输出为逆变器模块的开关信号；

步骤8、逆变器模块的输入为逆变器的开关信号输出为三相交流电，通过对逆变器开关状态的控制，实现对永磁同步电机转速的控制。