[发明专利]一种基于异步调制的交流电机转矩控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于异步调制的交流电机转矩控制方法及系统，包括：计算交流电机当前对应的调制比，并分别将调制比M与预设滞环下限M0及滞环上限M1比较；当M＜M0时，采用基于转子磁场定向的矢量控制系统，在线性区闭环控制交流电机的转矩；当M＞M1时，将获取的交流电机的转矩经PI闭环控制，以得到交流电机的电压矢量修正角，并将电压矢量修正角补偿给矢量控制系统中的坐标系变换角度，且根据矢量控制系统中两个PI控制器在过调制区的固定输出及补偿后的坐标系变换角度控制转矩；当M0≤M≤M1时，按照上一次比较结果对应的控制方式控制转矩。可见，本申请不存在耦合，且转矩调节准确，动态性好，提高了系统的可靠性及稳定性。

技术领域

本发明涉及交流电机控制领域，特别是涉及一种基于异步调制的交流电机转矩控制方法及系统。

背景技术

目前，交流电机的转矩由基于转子磁场定向的矢量控制系统控制，具体地，矢量控制系统采用两个PI(proportion-integral，比例积分)控制器，一一闭环控制交流电机在dq两相旋转坐标系下的i_sd(励磁电流)及i_sq(转矩电流)，相当于控制u_sd(d轴电压分量)及u_sq(q轴电压分量)，进而控制交流电机的转矩。但是，基于异步调制的交流电机所处的调制模式有两种：线性区模式和过调制区模式，矢量控制系统在线性区控制交流电机转矩的理论研究已比较成熟，但在过调制区无法实现稳定且准确地控制交流电机的转矩，是由于过调制区的调制比M∈(0.907,1)，其中，u_dc为交流电机的直流母线电压，所以过调制区的电压可调节范围比较窄，不易闭环调节(易超调)，从而降低了转矩调节的准确性；

而且，由于其中，R_s为定子电阻，为给定励磁电流，ω_e为电角速度，L_σ为漏磁，为给定转矩电流，L_s为定子电感，所以在非线性输出、谐波较大的过调制区，u_sd和u_sq之间存在严重耦合，导致矢量控制系统基本失去转矩调节能力，从而降低了系统的可靠性及稳定性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于异步调制的交流电机转矩控制方法及系统，不采用两个电流的PI调节，而是采用一个转矩的PI调节，所以不存在耦合；而且，转矩的PI闭环控制是通过动态调整交流电机的电压矢量角度直接控制转矩，转矩调节准确，动态性好，从而提高了系统的可靠性及稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于异步调制的交流电机转矩控制方法，包括：

计算交流电机当前对应的调制比，并分别将所述调制比M与预设滞环下限M0及预设滞环上限M1比较；

当M＜M0时，采用基于转子磁场定向的矢量控制系统，在线性区闭环控制所述交流电机的转矩；

当M＞M1时，将获取的交流电机的转矩经比例积分PI闭环控制，以得到所述交流电机的电压矢量修正角，并将所述电压矢量修正角补偿给所述矢量控制系统中的坐标系变换角度，且根据所述矢量控制系统中两个PI控制器在过调制区的固定输出及补偿后的坐标系变换角度，控制所述转矩；

当M0≤M≤M1时，按照上一次比较结果对应的控制方式控制所述转矩。

优选地，所述采用基于转子磁场定向的矢量控制系统，在线性区闭环控制所述交流电机的转矩的过程具体为：

获取所述交流电机在dq两相旋转坐标系下的励磁电流i_sd及转矩电流i_sq，并依据给定励磁电流及给定转矩电流计算原d轴电压分量u_sdc及原q轴电压分量u_sqc，且将对应与i_sd、i_sq作差；