[发明专利]共直流母线型开绕组永磁同步电机系统的直接转矩控制方法

权利要求书

1.一种共直流母线型开绕组永磁同步电机系统的直接转矩控制方法，包括如下步骤：

(1)采集电机的三相定子电流i_a～i_c、三相定子电压u_a～u_c、转子位置角θ_r以及转速ω_r；

(2)分别对三相定子电流i_a～i_c以及三相定子电压u_a～u_c进行坐标变换，得到αβ坐标系下电机定子电流的α轴分量i_α和β轴分量i_β以及电机定子电压的α轴分量u_α和β轴分量u_β；

(3)根据上述信息计算出电机的定子磁链幅值|ψ_s|、零序电流i₀、电磁转矩T_e以及αβ坐标系下电机定子磁链的α轴分量ψ_α和β轴分量ψ_β；

(4)根据α轴分量ψ_α和β轴分量ψ_β确定定子磁链所处扇区SecN，进而计算出电机的电磁转矩误差ΔT_e和定子磁链误差Δ|ψ_s|；

确定定子磁链所处扇区SecN的标准为：首先，确定定子磁链矢量ψ_s在αβ坐标系中与α轴的夹角为θ，ψ_s＝ψ_α+jψ_β，j为虚数单位；

若θ∈[0，π/3)，即判定定子磁链所处扇区SecN为第3扇区；

若θ∈[π/3，2π/3)，即判定定子磁链所处扇区SecN为第1扇区；

若θ∈[2π/3，π)，即判定定子磁链所处扇区SecN为第5扇区；

若θ∈[π，4π/3)，即判定定子磁链所处扇区SecN为第4扇区；

若θ∈[4π/3，5π/3)，即判定定子磁链所处扇区SecN为第6扇区；

若θ∈[5π/3，2π)，即判定定子磁链所处扇区SecN为第2扇区；

(5)根据电磁转矩误差ΔT_e和磁链误差Δ|ψ_s|判断期望转矩及期望磁链的变化趋势，进而根据定子磁链所处扇区SecN从六组基本电压矢量V₁～V₆中选择一组作为最佳电压矢量，具体标准如下：

当定子磁链所处扇区SecN为第3扇区情况下：

若期望转矩上升、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₂；

若期望转矩上升、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₃；

若期望转矩下降、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₆；

若期望转矩下降、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₅；

当定子磁链所处扇区SecN为第1扇区情况下：

若期望转矩上升、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₃；

若期望转矩上升、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₄；

若期望转矩下降、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₁；

若期望转矩下降、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₆；

当定子磁链所处扇区SecN为第5扇区情况下：

若期望转矩上升、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₄；

若期望转矩上升、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₅；

若期望转矩下降、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₂；

若期望转矩下降、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₁；

当定子磁链所处扇区SecN为第4扇区情况下：

若期望转矩上升、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₅；

若期望转矩上升、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₆；

若期望转矩下降、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₃；

若期望转矩下降、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₂；

当定子磁链所处扇区SecN为第6扇区情况下：

若期望转矩上升、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₆；

若期望转矩上升、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₁；

若期望转矩下降、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₄；

若期望转矩下降、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₃；

当定子磁链所处扇区SecN为第2扇区情况下：

若期望转矩上升、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₁；

若期望转矩上升、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₂；

若期望转矩下降、期望磁链上升，则最佳电压矢量为V₅；

若期望转矩下降、期望磁链下降，则最佳电压矢量为V₄；

其中：V₁所对应的两组三相开关信号分别为1、0、0和0、0、1，即表示逆变器INV1的A相上桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通，逆变器INV2的A相下桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂的功率开关器件导通；V₂所对应的两组三相开关信号分别为0、1、0和0、0、1，即表示逆变器INV1的A相下桥臂、B相上桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通，逆变器INV2的A相下桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂的功率开关器件导通；V₃所对应的两组三相开关信号分别为0、1、0和1、0、0，即表示逆变器INV1的A相下桥臂、B相上桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通，逆变器INV2的A相上桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通；V₄所对应的两组三相开关信号分别为0、0、1和1、0、0，即表示逆变器INV1的A相下桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂的功率开关器件导通，逆变器INV2的A相上桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通；V₅所对应的两组三相开关信号分别为0、0、1和0、1、0，即表示逆变器INV1的A相下桥臂、B相下桥臂、C相上桥臂的功率开关器件导通，逆变器INV2的A相下桥臂、B相上桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通；V₆所对应的两组三相开关信号分别为1、0、0和0、1、0，即表示逆变器INV1的A相上桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通，逆变器INV2的A相下桥臂、B相上桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通；

(6)在下一控制周期内按最佳电压矢量的开关逻辑对逆变器INV1和INV2施加控制，在此基础上选择其中一台逆变器对其作用零电压矢量，即在下一控制周期的前t₀/2时段和后t₀/2时段内对该逆变器按零电压矢量的开关逻辑施加控制，t₀为零电压矢量的作用时长；

逆变器INV1和INV2对电机分别产生极性相反的零序电压，其中产生正零序电压的逆变器为逆变器INV1，产生负零序电压的逆变器为逆变器INV2；

选择逆变器对其作用零电压矢量的具体过程为：首先，使给定的零序电流参考值i₀^ref与实际零序电流i₀的误差经PR控制后得到零序电压参考值u₀^ref，i₀^ref＝0；若u₀^ref大于0则对逆变器INV2作用零电压矢量，否则对逆变器INV1作用零电压矢量，零电压矢量所对应的三相开关信号为0、0、0，即表示被作用逆变器的A相下桥臂、B相下桥臂、C相下桥臂的功率开关器件导通；零电压矢量的作用时长t₀的表达式如下：

其中：T_s为开关控制周期，V_dc为直流母线电压。