[发明专利]无刷直流电机直接转矩控制的超空间矢量调速方法

摘要

一种无刷直流电机直接转矩控制的超空间矢量调速方法，属无刷直流电机调速方法。该调速方法是，将关断相的电压放置到三维空间正交坐标系的Z轴，将导通相的电压放置到abc平面。电压超空间矢量在abc平面上投影为七个电压投影矢量，定子磁链超空间矢量在abc平面上的投影为投影磁链。在每个采样周期中，根据检测到的电流、电压，计算出投影磁链在a、b、c轴上的投影值和瞬时转矩，将投影值和给定值比较，将瞬时转矩和给定转矩比较，由比较结果选用电压矢量通过功率变换器作用于无刷直流电机。本发明解决了电压综合矢量计算和定子磁链综合矢量计算两个困难问题，简化了系统，不需要转子位置信号，动态响应快，适用于军工和民用要求。

主权项

1.一种无刷直流电机直接转矩控制的超空间矢量调速方法，其特征在于，采用三维空间正交坐标系XYZ及无刷直流电机三相坐标轴a轴和b轴和c轴所在平面abc平面，abc平面是X轴及Y轴所在平面，将关断相的电压放置到三维空间正交坐标系的Z轴，将导通相的电压放置到电机三相坐标轴a轴和b轴和c轴所在的abc平面，在三维空间中运动的电压超空间矢量(us)在abc平面的投影为七个电压投影矢量(V0～V6)，在三维空间中运动的定子磁链超空间矢量(Ψs)在abc平面的投影为投影磁链(Ψsp)，投影磁链(Ψsp)的轨迹为六边形，在每一个控制采样周期中，根据连于主电路的由电流传感器和电压传感器所组成的检测电路检测到的瞬时电流与瞬时电压，通过数学模型：T(t)＝K*I和Ψsp＝∫(usp-ispR)dt计算出瞬时转矩(T(t))和投影磁链(Ψsp)以及投影磁链(Ψsp)在无刷直流电机三相轴的a轴和b轴和c轴上的三个投影磁链(Ψa、Ψb、Ψc)，其中，K为转矩系数，I为直流母线电流，usp＝(2/3)*(uap+ubpα+ucpα2)，isp＝(2/3)*(iap+ibp * α+icp *α2)，α＝e(j2π/3)，α2＝e-(j2π/3)，uap、ubp、ucp和iap、ibp、icp分别是无刷直流电机三相相电压(ua、ub、uc)在abc平面上的投影和无刷直流电机三相电流(ia、ib、ic)在abc平面上的投影，uap＝Sa *udc/2，ubp＝Sb *udc/2，ucp＝Sc *udc/2，iap ＝Sa*I，ibp＝Sb*I，icp＝Sc*I，Sa、Sb、Sc为开关信号选择单元ASS输出的三个开关信号，udc为功率变换器直流侧直流电压，再由给定转速和通过计算软件计算出的瞬时转速，经由速度比例积分调节软件，得到给定转矩(T*)，将上述三个投影磁链(Ψa、Ψb、Ψc)和给定磁链(Ψs *)进行比较，将上述瞬时转矩(T(t))和上述给定转矩(T*)进行比较，由比较结果，直接选用七个电压投影矢量(V0～V6)当中最好的一个通过功率变换器作用于无刷直流电机，使得投影磁链(Ψsp)沿着设定地六边形轨迹运动，七个电压投影矢量中的零矢量定义为逆变器六个开关管全部关断，应用这个零矢量时，无刷直流电机的三相a相和b相和c相全部关断，无刷直流电机的三相相电压(ua、ub、uc)全部位于三维空间正交坐标系的Z轴上，定子磁链超空间矢量(Ψs)在三维空间中沿着Z轴方向运动，投影磁链(Ψsp)静止，系统是通过控制投影磁链(Ψsp)的运动速度来实现无刷直流电机转矩的直接控制和调速目的。