一種基于直接轉(zhuǎn)矩控制的永磁同步電機(jī)定子磁鏈估計(jì)方法
【專利摘要】本文公開一種應(yīng)用到永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的閉環(huán)磁鏈估計(jì)方法。利用實(shí)時(shí)采樣測(cè)出的電壓、電流信號(hào)，按照電壓法磁鏈計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，得出初步估計(jì)磁鏈，然后將其與目標(biāo)控制磁鏈作為輸入量利用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)閉環(huán)矯正，使其最終跟蹤上目標(biāo)控制磁鏈。其中直接轉(zhuǎn)矩控制的給定控制磁鏈作為磁鏈估計(jì)器中的目標(biāo)控制磁鏈幅值，利用位置傳感器得出轉(zhuǎn)子位置角，對(duì)該角度信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，作為目標(biāo)控制磁鏈的角度信息。通過對(duì)電壓法磁鏈估計(jì)器的閉環(huán)調(diào)節(jié)，可以有效的消除其積分環(huán)節(jié)因直流偏置、積分初值造成的磁鏈計(jì)算偏差，精確地估計(jì)出真實(shí)磁鏈，在實(shí)際直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中有很好的快速性、魯棒性。
【專利說明】一種基于直接轉(zhuǎn)矩控制的永磁同步電機(jī)定子磁鏈估計(jì)方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)的磁鏈估計(jì)方法，尤其涉及一種基于直接轉(zhuǎn)矩控制的永磁同步電機(jī)定子磁鏈估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電機(jī)動(dòng)態(tài)控制領(lǐng)域當(dāng)中，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)以其快速、準(zhǔn)確的控制性能，越來越多的應(yīng)用到永磁同步電機(jī)、異步機(jī)以及其他一些新型電機(jī)當(dāng)中。在直接轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)控制當(dāng)中，兩個(gè)直接控制對(duì)象是轉(zhuǎn)矩和磁鏈，二者都是由電壓、電流、位置信息等變化量以及電機(jī)參數(shù)計(jì)算出來，因?yàn)檗D(zhuǎn)矩是由磁鏈和其它參數(shù)計(jì)算得出，所以對(duì)兩個(gè)控制對(duì)象的計(jì)算問題實(shí)質(zhì)上就是對(duì)電機(jī)磁鏈的準(zhǔn)確計(jì)算。
[0003]磁鏈計(jì)算方法一般可分為電壓計(jì)算法和電流計(jì)算法。電壓計(jì)算法較為簡單，它是利用定子電壓方程，通過積分器計(jì)算出來的；電流法是利用轉(zhuǎn)子電壓方程，經(jīng)過變換代入，得出磁鏈計(jì)算方程。電壓法理論模型簡單，但是實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，卻存在一些問題，如低速時(shí)定子電阻變化、積分初值、采樣信號(hào)中的直流偏置等的影響。電流計(jì)算法也存在缺點(diǎn)，電流法較多的依賴電機(jī)參數(shù)，而電機(jī)運(yùn)行當(dāng)中，隨著溫度以及速度的變化，電機(jī)參數(shù)也會(huì)有一定變化，此外高速時(shí)受轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的影響，致使高速時(shí)電流法磁鏈計(jì)算不如電壓法精確。根據(jù)電壓法和電流法的特點(diǎn)，可以使用低速電流法、高速電壓法的計(jì)算方式，通過濾波器實(shí)現(xiàn)二者的轉(zhuǎn)換，但是這種方式較為復(fù)雜而且是以兩種方法均能在其工作區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)精確計(jì)算為前提的。眾多學(xué)者根據(jù)電壓法以及電流法的特點(diǎn)做出了許多改進(jìn)方法，如加入低通濾波器法，高低通濾波器配合法、閉環(huán)矯正法，卡爾曼濾波器法等，這些方法都一定程度上提高了磁鏈估計(jì)的準(zhǔn)確度，但是也帶來一些問題，加濾波器方法可以消除初始積分誤差，衰減直流偏置，但會(huì)帶來相位幅值偏置，高低通濾波器配合可以使在低通濾波器的基礎(chǔ)上一定程度上改觀磁鏈估計(jì)效果，但是引入了較多的參數(shù)，閉環(huán)矯正法穩(wěn)態(tài)時(shí)有著不錯(cuò)的效果，但在實(shí)際直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)當(dāng)中，動(dòng)態(tài)時(shí)直接轉(zhuǎn)矩控制效果會(huì)和磁鏈計(jì)算效果相互影響，雙重影響的結(jié)果使得整個(gè)控制系統(tǒng)很容易失去穩(wěn)定性，加濾波器的磁鏈計(jì)算方式也會(huì)存在動(dòng)態(tài)時(shí)效果較差的問題，卡爾曼濾波器一定程度上緩解了電流法的缺點(diǎn)，但無法避免磁鏈計(jì)算中對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴，這對(duì)于不同工況下電機(jī)參數(shù)變化較大的電機(jī)來說仍然會(huì)存在較大的計(jì)算誤差，加入卡爾曼濾波器也需要相對(duì)復(fù)雜的計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種基于直接轉(zhuǎn)矩控制的永磁同步電機(jī)定子磁鏈估計(jì)方法，過對(duì)電壓法磁鏈估計(jì)器的閉環(huán)調(diào)節(jié)，有效的消除其積分環(huán)節(jié)因直流偏置、積分初值造成的磁鏈計(jì)算偏差，精確地估計(jì)出真實(shí)磁鏈。
[0005]技術(shù)方案:一種基于直接轉(zhuǎn)矩控制的永磁同步電機(jī)定子磁鏈估計(jì)方法，在初始控制周期計(jì)算磁鏈時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)得永磁同步電機(jī)的三相電壓Ua、Ub、Uc，以及三相電流ia、ib、ic，將三相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的所述電壓和電流變換到α β坐標(biāo)系的電壓uα、uβ、電流iα、iβ ;在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)一個(gè)控制周期內(nèi)根據(jù)式(I)對(duì)所述電壓Ua、ue進(jìn)行積分計(jì)算，得到初步估計(jì)磁鏈死；、ψβ '
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種基于直接轉(zhuǎn)矩控制的永磁同步電機(jī)定子磁鏈估計(jì)方法，其特征在于:在初始控制周期計(jì)算磁鏈時(shí)，實(shí)時(shí)測(cè)得永磁同步電機(jī)的三相電壓^，以及三相電流1、1丨。，將三相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的所述電壓和電流變換到α β坐標(biāo)系的電壓Ua、ue、電流ia、ie ;在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)一個(gè)控制周期內(nèi)根據(jù)式(I)對(duì)所述電壓ua、ue進(jìn)行積分計(jì)算，得到初步估計(jì)磁鏈％、Ψβ:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁電機(jī)磁鏈估計(jì)方法，其特征在于，利用轉(zhuǎn)子位置傳感器得出直接轉(zhuǎn)矩控制下電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角Y，并對(duì)所述轉(zhuǎn)子位置角Y進(jìn)行閉環(huán)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償后，得出所述目標(biāo)控制磁鏈的定子磁鏈角Θ ;所述動(dòng)態(tài)補(bǔ)償計(jì)算如式(5)所示: Θ = Y + δ(5) 其中，Y為轉(zhuǎn)子位置角；S為轉(zhuǎn)矩角，對(duì)轉(zhuǎn)子位置角的補(bǔ)償角等于所述轉(zhuǎn)矩角；所述轉(zhuǎn)矩角計(jì)算如式(6)所示:
【文檔編號(hào)】H02P27/12GK103731082SQ201410003662
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】程明, 李順, 花為 申請(qǐng)人:東南大學(xué)