[发明专利]一种可抑制共模电压的直接转矩控制方法

摘要

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。

主权项

1.一种可抑制共模电压的直接转矩控制方法，其特征在于，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；当定子磁链位于R₆与R₁之间的扇区内任意位置，即α_s∈(‑2θ_R1,0)时，以定子磁链为x轴建立x‑y轴直角坐标系，则在x‑y坐标系的第一象限至第四象限内依次选取R₁、R₃、R₄、R₆四个电压矢量构成DTC开关表中的一列，分别满足增大磁链增大转矩、减小磁链增大转矩、减小磁链减小转矩和增大磁链减小转矩的控制需求；当定子磁链位于R₁与R₂之间的扇区内，即α_s∈(0,2π/3‑2θ_R1)时，将该扇区再细分为三个子扇区，用x₁、x₂表示三个子扇区间的两条边界线，y₁、y₂分别为x₁、x₂的垂线，且y₁与R3重合，x₂与R₅重合，则x₁、x₂与R₁之间夹角分别为π/6、π/3；定子磁链位于R₁与R₂之间的扇区内有如下三种情形：情形1：当定子磁链位于R₁与x₁之间的子扇区内，即α_s∈(0,π/6)时，则在以定子磁链为x轴的x‑y坐标系的第一至第四象限可依次选取R₂、R₃、R₅、R₆四个电压矢量，用于组成DTC开关表中的一列；情形2：当定子磁链位于x₁与x₂之间的子扇区内，即α_s∈(π/6,π/3)时，在第一至第四象限可依次选取R₂、R₄、R₅、R₁四个电压矢量；情形3：当定子磁链位于x₂与R₂之间的子扇区内，即α_s∈(π/3,2π/3‑2θ_R1)时，可依次选取R₃、R₄、R₆、R₁四个电压矢量；由以上过程建立得到定子磁链位于R₆与R₂之间的扇区内，即α_s∈(‑2θ_R1,2π/3‑2θ_R1)时的DTC开关表；根据旋转矢量位置分布的对称性，当定子磁链位于R₂与R₄之间的扇区内时，情况与位于R₆与R₂之间的扇区内类似，α_s增加2π/3，只需将上述开关表中对应矢量按逆时针方向增加2；同理，当定子磁链位于R₄与R₆之间的扇区内时，α_s增加4π/3，只需将上述开关表中对应矢量按逆时针方向增加4；由以上过程建立得到θ_Vi∈(π/12,π/6)时，定子磁链位于任意扇区内，即α_s∈(0,2π)时的DTC综合开关表；步骤1‑2：建立θ_Vi∈(0,π/12)时的开关表当θ_Vi∈(0,π/12)时，同样将六个旋转矢量从+10开始沿逆时针方向依次重新编号为R₁～R₆，并根据定子磁链沿逆时针方向超前R₁的夹角α_s的取值范围分别建立开关表；当定子磁链位于R₆与R₁之间的扇区内任意位置，即α_s∈(‑2θ_R1,0)时，在以定子磁链为x轴建立的x‑y坐标系的第一象限至第四象限内依次选取R₁、R₃、R₄、R₆四个电压矢量构成DTC开关表中的一列；当定子磁链位于R₁与R₂之间的扇区内，即α_s∈(0,2π/3‑2θ_R1)时，将该扇区再细分为七个子扇区，用x₁～x₆表示七个子扇区间的六条边界线，y₁～y₆分别为x₁～x₆的垂线，且y₁与R₂重合，y₂与R₃重合，x₃与R₄重合，x₄与R₅重合，y₅与R₆重合，y₆与R₁重合，则x₁～x₆与R₁之间夹角分别依次为π/6‑2θ_R1、π/6、π/3‑2θ_R1、π/3、π/2‑2θ_R1、π/2；定子磁链位于R₁与R₂之间的扇区内有如下七种情形：情形1：当定子磁链位于R₁与x₁之间的子扇区内，即α_s∈(0,π/6‑2θ_R1)时，则在以定子磁链为x轴的x‑y坐标系的第二至第四象限可依次选取R₃、R₅、R₆三个电压矢量，而第一象限则没有矢量可选，为了避免开关表中的空格，从相邻象限中选取一个距离最近的矢量R₁或R₂，从而组成DTC开关表中的一列；情形2：当定子磁链位于x₁与x₂之间的子扇区内，即α_s∈(π/6‑2θ_R1,π/6)时，可从x‑y坐标系的第一至第四象限依次选取R₂、R₃、R₅、R₆四个电压矢量组成DTC开关表中的一列；情形3：当定子磁链位于x₂与x₃之间的子扇区内，即α_s∈(π/6,π/3‑2θ_R1)时，在x‑y坐标系的第一、第三及第四象限可依次选取R₂、R₅、R₁三个电压矢量，而第二象限没有矢量可选，从相邻象限中选取一个距离最近的矢量R₃或R₄，从而组成DTC开关表中的一列；情形4：当定子磁链位于x₃与x₄之间的子扇区内，即α_s∈(π/3‑2θ_R1,π/3)时，在第一至第四象限可依次选取R₂、R₄、R₅、R₁四个电压矢量；情形5：当定子磁链位于x₄与x₅之间的子扇区内，即α_s∈(π/3,π/2‑2θ_R1)时，在x‑y坐标系的第一、第二及第四象限可依次选取R₃、R₄、R₁三个电压矢量，而第三象限没有矢量可选，从临近象限中选取R₅或R₆；情形6：当定子磁链位于x₅与x₆之间的子扇区内，即α_s∈(π/2‑2θ_R1,π/2)时，在第一至第四象限可依次选取R₃、R₄、R₆、R₁四个电压矢量；情形7：当定子磁链位于x₆与R₂之间的子扇区内，即α_s∈(π/2,2π/3‑2θ_R1)时，可依次选取R₃、R₄、R₆、R₁四个电压矢量；对于情形1，在R₁与R₂之中选择R₂，则情形1所选的四个矢量与情形2完全一致，将此两种情形合并，开关表中相应列随之合并；同理对于情形3在R₃与R₄之中选择R₄，对于情形5在R₅与R₆之中选择R₆，对于情形7在R₁与R₂之中选择R₁，并将情形3与情形4合并，情形5、情形6与情形7合并，开关表中相应列随之合并；由以上过程建立得到定子磁链位于R₆与R₂之间的扇区内，即α_s∈(‑2θ_R1,2π/3‑2θ_R1)时的DTC开关表；根据旋转矢量位置分布的对称性，当定子磁链位于R₂与R₄之间的扇区内或者R₄与R₆之间的扇区内时，情况与位于R₆与R₂之间的扇区内类似，α_s分别增加2π/3或4π/3，只需将上述开关表中对应矢量按逆时针方向分别增加2或4；由以上过程建立得到θ_Vi∈(0,π/12)时，定子磁链位于任意扇区内，即α_s∈(0,2π)时的DTC综合开关表，与θ_Vi∈(π/12,π/6)时的综合开关表完全相同；步骤1‑3：建立旋转矢量映射表根据子步骤一与子步骤二，在θ_Vi位于(0,π/6)范围内时，具有统一的开关表；根据旋转矢量位置分布随θ_Vi周期性变化的规律，当θ_Vi位于(π/6,π/3)、(π/3,π/2)、(π/2,2π/3)等其他范围内时，均具有与位于(0,π/6)范围内时相同的开关表，只要对旋转矢量R₁～R₆采用如下相同的编号规则：将相邻两矢量夹角较大的一个扇区的起始边界矢量编号为R₁，并按逆时针方向递增编号，依次得到R₁～R₆，所对应的原编号具有以下情形：情形1：θ_Vi∈(0,π/6)时，R₁～R₆依次对应+10、‑11、+12、‑12、+11、‑10；情形2：θ_Vi∈(π/6,π/3)时，R₁～R₆依次对应‑10、+10、‑11、+12、‑12、+11；情形3：θ_Vi∈(π/3,π/2)时，R₁～R₆依次对应+11、‑11、+10、‑12、+12、‑10；同理得到θ_Vi位于其他各区间范围内时旋转矢量编号对应关系，根据各个区间内的对应关系建立旋转矢量映射表；步骤二：在上述DTC综合开关表中查询用R₁～R₆编号的旋转矢量，并在旋转矢量映射表中查询旋转矢量的原始编号计算输入电压矢量相角θ_Vi；查询旋转矢量映射表获得R₁对应的旋转矢量原始编号；计算R₁的相角θ_R1；计算定子磁链矢量相角；计算α_s；根据α_s和DTC对转矩及磁链的控制需求查询综合开关表获得用R₁～R₆编号的旋转矢量；查询旋转矢量映射表获得旋转矢量的原始编号。