[发明专利]五相永磁同步电机高负载能力的直接转矩控制方法

摘要

本发明提出一种五相永磁同步电机高负载能力的直接转矩控制方法，针对五相对称绕组永磁同步电机，且定子绕组连接成星形，五相永磁同步电机定子绕组中反电动势中含有较高比例的三次谐波，利用五相逆变器输出电压矢量同时在基波平面和三次谐波平面中构建双电磁转矩、定子磁链的直接控制策略；同时，利用电机的凸极现象构建每安培最大转矩算法对双平面上的定子磁链幅值不断刷新。本发明减小了定子绕组电流峰值，构建凸极式五相永磁同步电机每安培最大转矩控制算法，利用其对基波和三次谐波平面中定子磁链幅值实时更新，进一步增强电机负载能力，降低定子绕组电流。

主权项

一种五相永磁同步电机高负载能力的直接转矩控制方法，电机为五相对称绕组永磁同步电机，定子绕组连接成星形，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：利用正交变换矩阵T5将电机的五相输入电流isA～isE变换至α1β1‑α3β3静止坐标系中，得到基波电流isα1isβ1、三次谐波电流isα3isβ3，α1β1和α3β3分别为基波和三次谐波静止坐标系；T5=251cosαcos2αcos3αcos4α0sinαsin2αsin3αsin4α1cos3αcos6αcos9αcos12α0sin3αsin6αsin9αsin12α1212121212---(1)]]>变换过程为：isα1isβ1isα3isβ3isz=251cosαcos2αcos3αcos4α0sinαsin2αsin3αsin4α1cos3αcos6αcos9αcos12α0sin3αsin6αsin9αsin12α1212121212isAisBisCisDisE---(2)]]>其中，isz为零序电流，α＝72°；步骤S2：计算基波平面定子磁链ψsα1ψsβ1和三次谐波平面定子磁链ψsα3ψsβ3；步骤S3：根据基波平面定子磁链ψsα1ψsβ1矢量ψs1的辐角∠θψs1，并判断矢量所处α1β1平面扇区编号θsi；根据三次谐波平面定子磁链ψsα3ψsβ3矢量ψs3辐角∠θψs2，并判断矢量所处α3β3平面扇区编号θxi；步骤S4：采用最大转矩电流比控制策略，并采用曲线拟合的方式求出随电磁转矩变化而动态变化的定子基波磁链幅值给定定子三次谐波磁链幅值给定和三次谐波转矩占总转矩的比例系数k3的函数关系式步骤S5：根据基波平面定子磁链ψsα1ψsβ1及定子磁链幅值给定值经第一磁链滞环比较器，输出控制基波平面定子磁链幅值的变量φ1；根据三次谐波平面定子磁链ψsα3ψsβ3及定子磁链幅值给定值经第二磁链滞环比较器，输出控制三次谐波平面定子磁链幅值的变量φ3；步骤S6：计算基波平面电磁转矩Te1和三次谐波平面电磁转矩Te3；步骤S7：将基波平面电磁转矩Te1及其给定值输入第一转矩滞环比较器，输出控制基波平面电磁转矩变量τ1，将电磁转矩Te3及其给定值输入第二转矩滞环比较器，输出控制三次谐波平面电磁转矩变量τ2；步骤S8：构建最优开关矢量表，将变量τ1、φ1、θsi、τ3、φ3、θxi输入最优开关矢量表，得到一组五相逆变桥最优开关组合，通过五相逆变器作用于五相永磁同步电机驱动系统，同时实现电机定子基波磁链幅值误差及基波转矩误差、三次谐波磁链幅值误差及三次谐波转矩误差均为0的控制目标。