[发明专利]一种可抑制共模电压的直接转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种可抑制共模电压的直接转矩控制方法，主要包括：建立采用旋转矢量的动态扇区边界电压矢量开关表，建立旋转矢量映射表，通过先后查询动态扇区边界电压矢量开关表和旋转矢量映射表选取旋转矢量。相比于传统MC‑DTC策略，本发明的新型MC‑DTC策略发挥了MC旋转矢量共模电压为零的特性，可以有效抑制共模电压，同时还保持了DTC不依赖电机参数、计算简单、动态性能好等优势。

技术领域

本发明属于驱动电机的功率变换器控制领域，具体涉及采用直接转矩控制的矩阵变换器- 永磁同步电机驱动系统的性能改善方法。

背景技术

矩阵变换器(MC)馈电的永磁同步电机(PMSM)系统综合了PMSM功率密度大、调速性能好的优势以及MC结构紧凑、对电网谐波污染小等优点，因而在高端装备制造业中得到广泛应用。直接转矩控制(DTC)具有控制结构简单、受电机参数影响小、动态性能好等优点，应用于状态空间矢量的数量大、种类多的MC时具有天然优势。现有MC-DTC策略通常仅使用了MC的有效矢量，或者有效矢量与零矢量组合，旋转矢量则由于不适合构造开关表，因而被DTC完全弃用。然而，与有效矢量和零矢量的共模电压较大相比，旋转矢量具有共模电压为零的天然优势，弃用旋转矢量不可避免造成电机系统中的共模电压问题。共模电压不仅引起电机轴承损坏，还会引起电机保护措施的误操作及产生电磁干扰等负面影响，因此必须采取有效措施来对其进行抑制。现有抑制共模电压的方案主要可分为硬件补偿方法和软件抑制策略两类。

1.硬件补偿方法。需要对矩阵变换器的结构进行一定调整，例如设计一个共模电压补偿器来连接矩阵变换器，共模电压补偿器包含H桥电路、共模变压器、外部电源以及输出滤波器；或者将矩阵变换器连接正弦高频变压器，并通过脉冲密度调制的方法达到抑制共模电压的目的。这类方法使系统的体积和重量均增加，从而降低矩阵变换器功率密度。

2.软件抑制策略。通过改进调制策略或控制策略实现共模电压的抑制。例如在调制策略中优化零矢量调制位置，或使用共模电压相反的两个有效矢量来替代零矢量，使共模电压最小。在模型预测控制中则可以通过在价值函数中加入共模电压幅值这一项，从而方便地实现抑制共模电压的效果。

上述软件抑制策略虽然能在一定程度上减小共模电压，但均没有利用到MC旋转矢量零共模电压的特性，对共模电压的减小程度有限。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种可抑制共模电压的直接转矩控制方法，建立采用旋转矢量的新型电压矢量开关表和旋转矢量映射表，通过先后查询新型电压矢量开关表和旋转矢量映射表选取旋转矢量，可以有效抑制共模电压，同时还保持DTC不依赖电机参数、计算简单、动态性能好等优势。

为了解决上述技术问题，本发明一种可抑制共模电压的直接转矩控制方法，包括以下步骤：

步骤一：建立仅使用旋转矢量的MC电压矢量开关表

根据MC输入电压矢量相角θ_Vi的取值确定各个旋转矢量的位置分布，并根据定子磁链所处位置相应建立开关表，具体包括以下子步骤：

步骤1-1：建立θ_Vi∈(π/12,π/6)时的开关表

当θ_Vi∈(π/12,π/6)时，将六个旋转矢量从+10开始沿逆时针方向依次重新编号为R₁～R₆，将定子磁链沿逆时针方向超前R₁的夹角记为α_s，根据α_s的取值范围分别建立开关表；