[发明专利]一种用于DTC预测控制的转矩角计算简化方法

说明书

本发明公开了一种用于DTC预测控制的转矩角计算简化方法，本发明首先根据电压矢量对转矩角的作用，以及DTC预测控制，能够得出转矩角相应下一时刻k+1的计算表达式，再根据正弦定理，并且电压矢量过后，再结合转矩角的变化的公式，利用泰勒反正切展开式进行简化，最后对简化后的表达式去除相对误差，得到简化后的转矩角计算公式。本发明最后的得到的计算方法能够简化现有的计算方法，输入到硬件运行时，运算次数有明显减少，从而运行时间降低，大大提高了运行效率。

技术领域

本发明属于转矩角计算领域，具体涉及一种用于DTC预测控制的转矩角计算简化方法。

背景技术

直接转矩控制技术基于定子磁链坐标系并直接将转矩作为控制对象，避免了旋转坐标变换时的大量计算以及对电机参数的依赖性，其动态性能好，转矩响应时间短。

传统开关表实现的永磁同步电机直接转矩控制系统中，电压矢量在一个采样周期内持续施加，会出现实际转矩或磁链的增减超出预期要求，从而造成超调脉动。

为了解决此类问题，引入预测控制，从而实现更加精确的控制效果。但预测控制的引入，相比传统DTC中查表控制，新增了对定子磁链、负载角及电磁转矩的实时计算，增加了控制系统的处理负担，削弱了快速的动态响应性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用于DTC预测控制的转矩角计算简化方法，以提高永磁同步电机直接转矩控制系统的性能，减小转矩脉动，且开关频率恒定。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，根据电压矢量对转矩角的作用，以及DTC预测控制，能够得出转矩角相应下一时刻k+1的计算表达式，转矩角的变化即为定子磁链角位置的变化；

步骤二，根据由正弦定理，并且电压矢量过Δt后，再结合转矩角的变化的公式，利用泰勒反正切展开式进行简化；

步骤三，将简化后的表达式去除相对误差，分析其静动态动性能变化，最终得到简化后的转矩角计算公式。

步骤一中，转矩角相应下一时刻k+1的计算表达式的计算方法如下：

第一步，忽略定子电阻压降，施加电压矢量过后，定子磁链在与其成任意夹角α的电压矢量作用一段时间Δt后，定子磁链的幅值与当前时刻各值的关系如公式1所示，由余弦定理得到，施加电压矢量过后，是关于α变化的函数；

定义q为公式2所示，

将公示2代入公式1中，得到公式3，

通过公式3得到k+1时刻与k时刻的，与的关系，其中当前k时刻的值，为预测的k+1时刻的值；

忽略转子磁链运动，转矩角的变化即为定子磁链角位置的变化，由正弦定理得到，施加电压矢量经过时间Δt后，转矩角的变化如下所示，

Δδ＝Δθ_s-Δθ_f≈Δθ_s 公式5

δ(K+1)为预测的k+1时刻的值，如式公式7所示，

步骤二中，转矩角的变化的公式如下：

步骤二中，利用泰勒反正切展开式进行简化的具体方法如下，用公式8代替正切函数，δ(k)为当前k时刻的值，δ(k+1)为预测的k+1时刻的值，如公式9所示，