[发明专利]可变磁通记忆电机无差拍直接转矩-磁链控制系统及方法

权利要求书

1.可变磁通记忆电机无差拍直接转矩-磁链控制系统，其特征在于，包括：

可变磁通记忆电机：控制系统的被控对象；

逆变器：根据控制信号调节可变磁通记忆电机的电压；

信号检测模块：获取电机电角速度ω_r，同步旋转坐标系下定子d/q轴电压和电流在当前控制周期的值和

观测器：根据所述和得到下一控制周期的d/q轴电流预测值和磁链预测值并计算得到下一周期的电磁转矩预测值

速度控制器：根据所述ω_r与给定电角速度值的差值利用PI调节器得到当前控制周期的电磁转矩给定值并将其与所述计算出电磁转矩偏差值ΔT_e(k)；

磁链优选控制器：根据磁链观测器的观测值、电磁转矩给定值和电机实际角速度ω_r综合确定电机磁化状态，进而确定同步旋转坐标系下定子d/q轴磁链给定值

所述磁链优选控制器包括磁化状态选择器和磁化状态控制器；

磁化状态选择器根据电机角速度ω_r(k)和转矩判断工作状态，包括默认额定状态、增磁状态和退磁状态，上述三种状态下的参考定子磁链值分别输出磁化状态控制器比较参考定子磁链值和观测器得到的预测值根据两者误差判断是否需要磁化状态调节；

当小于时，需要进行退磁操作，利用d轴磁链比例积分(PI)控制器使d轴调磁脉冲磁链沿着d/q轴磁链平面上的恒转矩轨迹负方向变化，实现将永磁磁链从当前额定状态时的永磁磁链λ_pm0减小到退磁状态时的永磁磁链λ_{pm_DM}并在此过程中维持转矩恒定，增磁过程类似，即当大于时，d轴磁链沿着平面上的恒转矩轨迹正方向变化，实现将永磁磁链从λ_pm0增加到增磁状态时的永磁磁链λ_{pm_MM}并在此过程中维持转矩恒定；

当调磁过程结束后，与误差消除，切除d轴磁链PI调节器；

磁化状态控制器输出磁链与满足最大转矩/磁链比(MTPF)约束条件的稳态d轴磁链相加后得到最终d轴定子磁链该值与满足MTPF约束条件的复合后得到定子给定磁链作为无差拍直接转矩-磁链控制器的给定值；

转矩-磁链控制器：包括无差拍直接转矩-磁链控制器、坐标变换环节和电压空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)环节，其中无差拍直接转矩-磁链控制器以电磁转矩偏差值ΔT_e(k)、定子d/q轴磁链给定值定子d/q轴磁链预测值作为输入信号计算得到同步旋转坐标系下d/q轴定子电压并经坐标变换环节变换为静止坐标系下的定子电压后利用SVPWM环节变换为逆变器所需的三相控制信号，从而实现转矩、定子磁链当前周期给定值和下一控制周期预测值间无差拍跟踪控制；

定义当前控制周期为第k个控制周期，下一个控制周期为第k+1个控制周期，采样周期为T_s。

2.如权利要求1所述系统的可变磁通记忆电机无差拍直接转矩-磁链控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、电机在某一磁化状态下稳态运行，实现电磁转矩和定子磁链的无差拍跟踪控制；

S2、电机需要退磁时，通过所述的磁链优选控制器按照预定退磁轨迹给出d轴磁链短时负向脉冲实现退磁；

S3、电机需要增磁时，通过所述的磁链优选控制器按照预定增磁轨迹给出d轴磁链短时正向脉冲实现增磁。

3.根据权利要求2所述的可变磁通记忆电机无差拍直接转矩-磁链控制方法，其特征在于，所述S2具体包括：

S2.1、电机进行退磁操作

当需要退磁时，记退磁指令时刻为t_{_DM}，在退磁时间段[t_{_DM},t_{_DM}+Δt_{_DM}]内，磁链优选控制器的给定磁链输出信号按照预定退磁轨迹变化，q轴磁链预测值作为给定值保持不变以维持退磁过程中的转矩，d轴磁链预测值沿着预定退磁轨迹负方向减小并作为动态退磁给定值输出；

S2.2、退磁过程完成

在t_{_DM}+Δt_{_DM}时刻，退磁过程完成，电机的电角速度ω_r、电磁转矩与退磁后新的给定电角速度和给定电磁转矩重新达到跟踪稳态，此时返回S1，电机按照无差拍直接转矩-磁链稳态控制策略运行。

4.根据权利要求2所述的可变磁通记忆电机无差拍直接转矩-磁链控制方法，其特征在于，所述S3具体包括：

S3.1，电机进行增磁操作

当需要增磁时，记增磁指令时刻为t_{_RM}，在增磁时间段[t_{_RM},t_{_RM}+Δt_{_RM}]内，所述的磁链优选控制器的给定磁链输出信号按照预定增磁轨迹变化，q轴磁链预测值作为给定值保持不变以维持增磁过程中的转矩，d轴磁链预测值沿着预定增磁轨迹正方向增大并作为动态增磁给定值输出；

S3.2，增磁过程完成

在t_{_RM}+Δt_{_RM}时刻，增磁过程完成，电机的电角速度ω_r、电磁转矩与增磁后新的给定电角速度和给定电磁转矩重新达到跟踪稳态，此时返回S1，电机按照无差拍直接转矩-磁链稳态控制策略运行。