[发明专利]直接转矩控制的变频器空间矢量调制方法

摘要

一种直接转矩控制的变频器空间矢量调制方法，涉及空间矢量调制方法，采用PI调节器控制的直接转矩控制方案，解决了低转速下转矩脉动大的问题。该控制方法以高精度速度辨识算法为基础，直接以磁链和转矩作为控制量，只需在定子坐标系下分析交流电机数学模型，不受转子参数随速度变化而变化的影响，鲁棒性好，且省掉了反馈侧复杂的旋转坐标变换；同时为减小转矩脉动，它摈弃了传统直接转矩控制所采用的砰-砰控制，吸收矢量控制连续平滑的调节特点，转矩和磁链误差经PI调节器后，再采用空间矢量PWM调制策略控制逆变器输出，产生期望的SVPWM调制信号，提高电机的动、静态性能，适用于低转速大转矩负载。

主权项

一种直接转矩控制的变频器空间矢量调制方法，其特征是该方法由下述步骤组成：(1)、变频器宜流母线电压Udc经采样后，与开关信号SA，SB，SC计算出ABC坐标系下电压矢量信号 U A = U dc , S A = 1 0 , S A = 0 , U B = U dc , S B = 1 0 , S B = 0 , U C = U dc , S C = 1 0 , S C = 0 , 根据变换公式 U sα = 3 2 U A , U sβ = 1 2 U A + 2 U B , 将UA，UB，UC变换为αβ坐标系下的定子电压信号Usα和Usβ；(2)逆变器输出A相电流IA和B相电流IB经霍尔电流传感器采样后，根据三相电流和为零的原则，可计算出ABC坐标系下的C相电流IC，再根据坐标变换公式 I sα = 3 2 I A , I sβ = 1 2 I A + 2 I B 得到定子电流信号Isα和Isβ；(3)将Usα、Usβ、Isα和Isβ输入磁链和转矩观测器，先根据公式ψsα＝∫(Usα-Rsisα)dt和ψsβ＝∫(Usβ-Rsisβ)dt计算出定子磁链分量ψsα和ψsβ。再根据公式 ψ s = ψ sα 2 + ψ sβ 2 , T e = 3 P 4 ( ψ sα i sβ - ψ sβ i sα ) 和 θ e = arcsin ψ sα ψ s 计算出定子磁链ψs、转矩Te和定子磁链矢量角θe；(4)、将定子给定磁链ψs*与磁链反馈信号ψs相比较，产生磁链误差信号Δψs送入磁链PI控制器；将给定转矩Te*与转矩反馈信号Te相比较，产生转矩误差信号ΔTe送入转矩PI控制器。磁链控制器与转矩控制器分别对Δψs和ΔTe进行比例和积分运算，然后根据磁链、转矩与定子磁链坐标定向的定子电压关系 U smc = R s I sm + d dt ψ s , U stc = ψ s d θ e dt + 4 T e R s 3 P ψ s 输出定子磁链坐标定向m-t的定子给定电压的两个分量Usmc和Ustc，它们都是直流电压量；(5)、将Usmc、Ustc与定子磁链矢量角θe通过坐标变换公式Usαc＝Usmccosθe-Ustcsinθe、Usβc＝Usmcsinθe+Ustccosθe变换成静止坐标系α-β下的电压矢量Usαc和Usβc；(6)、将电压矢量Usαc和Usβc进行空间电压矢量调制，产生开关动作信号SA，SB，SC来控制逆变器中IGBT的通断，获得期望的SVPWM调制信号。