[发明专利]永磁游标电机单位功率因数直接转矩控制方法

权利要求书

1.一种基于飞跨电容的永磁游标电机单位功率因数直接转矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建被控系统：被控系统由永磁游标电机与两套逆变器组成；

采集位置传感器信息，获得电机速度和位置；采集电流传感器信息，获得电机各相电流，进行坐标变换后，计算获得电机磁链与电机转矩；

将电机实际速度与给定速度比较，比较差值送入速度PI控制器以获得电机运行所需的参考转矩，利用最大转矩电流比理论，计算获得参考磁链幅值；将估算的电机转矩与参考转矩比较，差值送入PI控制器以获得参考转矩角变化值；

利用控制器得到的参考定子磁链的幅值ψ_s^*与参考转矩角变化值Δδ，以及采样得到的电机位置、磁链等信息，进行矢量调制型直接转矩控制，计算获得电机运行时所需的电压矢量；

采集电容器组电压，与电容电压给定值比较，将差值送入电容PI控制器，得到电容充电参考电压u_cpi；

利用瞬时功率理论，对电机运行所需功率进行解耦，重新分配有功功率与无功功率，结合电容充电参考电压u_cpi分别计算获得两个逆变器的参考电压矢量；

将计算获得的两套逆变器的参考电压矢量，利用SVPWM技术，获得两套逆变器各个功率器件的占空比，将正确电压作用在电机上；

利用瞬时功率理论，对电机运行所需功率进行解耦的具体过程为：

将电机所需功率正确解耦，控制主逆变器提供电机运行所需全部有功功率，同时控制电容逆变器补偿电机无功功率，瞬时功率分配原理如下：

由于两个逆变器母线隔离，不存在零序电流问题，所以根据瞬时功率理论，可以求出瞬时实功率p与瞬时虚功率q：

对上式两边乘以电流矩阵的逆矩阵，得到αβ轴电压u_α,u_β作为电流和功率的函数如下：

因此定义α轴上的瞬时有功电压u_αp与β轴上的瞬时有功电压u_βp：

通过上述原理，将αβ轴电压参考矢量u_α^*，u_β^*分解为有功部分与无功部分，因此主逆变器的参考电压矢量u^*_MIα,u^*_MIβ计算方法如下：

计算获得两个逆变器的参考电压矢量具体过程为：

电容电压控制使用较低的直流母线电压将电容电压充电至一个更高的电压等级，并引入PI控制器对电容电压进行电压控制；

电容电压反馈经过比例积分控制器后，得到电容充电参考电压值u_cpi，根据瞬时功率理论，电容充电参考电压应通过主逆变器充入电容器组，得出考虑电容电压控制后主逆变器的参考电压矢量计算方法：

其中，u^*_MIα’，u^*_MIβ’为考虑电容电压控制后，最终主逆变器的参考电压；

结合开绕组电压矢量计算公式，求出电容逆变器的参考电压矢量u^*_CIα,u^*_CIβ：

2.根据权利要求1所述的基于飞跨电容的永磁游标电机单位功率因数直接转矩控制方法，其特征在于，两套逆变器分别由直流电源和电容器组供电，称为主逆变器与电容逆变器。