一种可减少转矩脉动的无刷双馈电机直接转矩控制方法，其技术方案是，在无刷双馈电机控制系统中设置转速PI调节器、转矩PI控制器、磁链PI控制器、转矩观测器、磁链观测器、3/2坐标变换器、MT/αβ坐标变换器、空间电压矢量PWM发生器、增量编码器和电压电流传感器，在无刷双馈电机运行过程中，逆变器采用空间矢量调制方法进行控制。本发明专利技术利用PI控制器代替传统直接转矩控制方法所采用的双滞环控制器，利用空间矢量调制技术代替电压开关表合成得到任意大小和方向的电压矢量，由仿真结果可以看出，该方法能有效补偿当前转矩和磁链误差，减小电机的转矩脉动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种基于空间矢量调制的无刷双馈电机直接转矩控制方法，属于控制
技术介绍
近年来，越来越多的场合开始应用无刷双馈电机进行变频调速控制。无刷双馈电 机是近年来发展起来的一种新型电机，运种电机有两套=相对称定子绕组和一个转子绕 组，其中一套定子绕组为功率绕组，另一套为控制绕组。无刷双馈电机的基本原理是经过特 殊设计的转子使得两套定子绕组产生不同极对数的旋转磁场间接相互作用，并能对其相互 作用进行控制W实现能量传递。它兼有异步电机和同步电机的共同优点，与普通异步电动 机相比具有结构简单、运行可靠、所需变频器容量较小等特点。由于无刷双馈电机去掉了转 子侧电刷，因此提高了电机的机械稳定性，降低了维修成本。 无刷双馈电机的控制方法主要有标量控制、矢量控制和直接转矩控制等方法。其 中标量控制法通过控制无刷双馈电机控制绕组的电压幅值和频率大小，利用电机的稳态等 效电路和电压方程实现，其算法简单，对控制器要求不高，但动态性能较差。矢量控制法是 通过测量和控制电机的电流矢量，根据磁场定向原理分别对电机的励磁电流和转矩电流进 行控制，从而达到控制电机转矩和转速的目的，该方法需要进行复杂的坐标变换，因此矢量 控制结构复杂、计算量大、对参数变化敏感。直接转矩控制(Direct Torque Con化〇1，DTC) 是继矢量控制后发展起来得一种高性能的变频调速技术，具有鲁棒性强、转矩动态响应速 度快、控制结构简单等优点。但由于传统DTC采用双滞环控制器对转矩和磁链进行分别控 审IJ，因此在每个采样周期中仅有一个有效电压矢量起作用，无法实现对转矩和磁链误差的 完全补偿，从而增加了转矩的脉动幅度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可减少转矩脉动的无刷双馈电 机直接转矩控制方法，W有效补偿当前转矩和磁链误差，减小转矩的脉动幅度。 本专利技术所述问题是W下述技术方案解决的： -种可减少转矩脉动的无刷双馈电机直接转矩控制方法，所述方法在无刷双馈电 机控制系统中设置转速PI调节器、转矩PI控制器、磁链PI控制器、转矩观测器、磁链观测器、 3/2坐标变换器、MT/a0坐标变换器、空间电压矢量PWM发生器、增量编码器和电压电流传感 器，在无刷双馈电机运行过程中，无刷双馈电机控制系统按如下方式运作： a.给定转速nref与增量编码器测得的转子转速nr相减得到的偏差信号送入转速PI 调节器的输入端，转速PI调节器对该信号进行处理，得到给定转矩Te_ref;[000引b.电压电流传感器将采集到的=相坐标下无刷双馈电机功率绕组的=相电压IV、 邮、叫。和；相电流1。3、1。6、1。。，^及控制绕组的；相电压11。3、11。6、11。。和；相电流1。3、1。6、1。。 送到3/2坐标变换器的输入端，3/2坐标变换器根据转子转速nr对运些信号进行坐标变换， 得到转子速旋转坐标系下功率绕组电压的dq分量Uqp和Udp、功率绕组电流的dq分量iqp和idp、 控制绕组电压的dq分量Uqc和Udc、控制绕组电流的dq分量iq。和id。，W及转子电流的dq分量 iqr和idr ; C.转矩观测器利用转子速旋转坐标系下功率绕组电流的dq分量iqp和idp、控制绕 组电流的dq分量iqc和idc、转子电流的dq分量iqr和idr计算出观测转矩Te; d.对控制绕组电压电流进行坐标变换后得到的日0静止坐标系下的电压Uca、Uce和 电流1。。、1。6，磁链观测器采用具有幅值反馈补偿的11-1积分模型进行计算，得到观测磁链 Wc; e .观测磁链幅值恥与给定磁链幅值比较后的磁链幅值偏差A恥送入磁链PI 控制器，磁链PI控制器对该信号进行计算，得到两相旋转坐标系下的磁链控制电压矢量UcM; f.观测转矩Te与给定转矩Te_ref比较后的转矩偏差A Te送入转矩PI控制器，转矩PI 控制器对该信号进行计算，得到两相旋转坐标系下的转矩控制电压矢量UcT;[001引 g.两相旋转坐标系下的磁链控制电压矢量UcM和转矩控制电压矢量UcT由MT/a0坐 标变换器转换成地静止坐标系下的电压矢量Uca和Uce后送入空间电压矢量PWM发生器，空间 电压矢量PWM发生器对Uca和Uce进行处理，产生逆变器开关控制信号，与无刷双馈电机的控 制绕组相连的逆变器利用空间电压矢量PWM发生器输出的开关控制信号对无刷双馈电机进 行控制。 上述可减少转矩脉动的无刷双馈电机直接转矩控制方法，所述观测转矩Te由下式 计算： Te = FlpMpr (iqpidr-idpiqr)+PcMcr(iqcidr+idci 町） 其中：Pp、Pc分别为功率绕组、控制绕组极对数;Mpr、Mcr分别为功率绕组、控制绕组 与转子绕组之间的互感。 上述可减少转矩脉动的无刷双馈电机直接转矩控制方法，所述磁链控制电压矢量 UdM由下式计算：其中:Kp*、Ki*、A 4。分别为磁链PI控制器比例系数、积分系数、磁链幅值偏差；上述可减少转矩脉动的无刷双馈电机直接转矩控制方法，所述转矩控制矢量电压 UcT由下式计算：其中：KpT、KiT、A Te、W C、恥分别为转矩PI控制器的比例系数、积分系数、转矩偏差、 控制绕组磁链转速和控制绕组磁链幅值。本专利技术利用PI控制器代替传统直接转矩控制方法所采用的双滞环控制器，利用空 间矢量调制技术代替电压开关表合成得到任意大小和方向的电压矢量，由仿真结果可W看 出，该方法能有效补偿当前转矩和磁链误差，减小电机的转矩脉动。【附图说明】 下面结合附图对本专利技术作进一步详述。 图1是本专利技术的控制系统原理示意图； 图2是本专利技术的无刷双馈电机控制系统在给定转速为55化pm(亚同步4Hz)、t = 0.5s转矩阶跃时的转速仿真结果； 图3和图4分别为无刷双馈电机直接转矩控制与改进直接转矩控制方法在给定转 速为55化pm、t = 0.5s转矩阶跃时控制绕组磁链轨迹； 图5和图6分别为无刷双馈电机直接转矩控制与改进直接转矩控制方法在给定转 速为55化pm、t = 0.5s转矩阶跃时的电磁转矩波形； 图7和图8分别为无刷双馈电机直接转矩控制与改进直接转矩控制方法在给定转 速为55化pm、t = 0.5s转矩阶跃时的控制绕组A相电流波形。 文中和图中各符号为= BDFIG为无刷双馈电机，nref为给定转速，nr为转子转速， Te_ref为给定转矩，Upa、Upb、Up^S相坐标下无刷双馈电机功率绕组的；相电压，ipa、ipb、ipc 为=相坐标下无刷双馈电机功率绕组的=相电流，Uca、Ucb、Ucc为=相坐标下无刷双馈电机 控制绕组的^相电压，1。3、1。6、1。。为^相坐标下无刷双馈电机控制绕组的^相电流，11<1。和 Uqp为转子速旋转坐标系下功率绕组电压的dq分量，idp和iqp为转子速旋转坐标系下功率绕 组电流的dq分量，Udc和Uqc为转子速旋转坐标系下控制绕组电压的dq分量，i d。和i q。为转子速 旋转坐标系下控制绕组电流的dq分量，i dr和i qr为转子速旋转坐标系下转子电流的dq分量， Te为观测转矩，Uca、Uce为地静止坐标系下的控制绕组电压分量，ica、ice为邮静止坐标系下的 控制绕组电流分量，恥_ref为给定磁链幅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可减少转矩脉动的无刷双馈电机直接转矩控制方法，其特征是，所述方法在无刷双馈电机控制系统中设置转速PI调节器、转矩PI控制器、磁链PI控制器、转矩观测器、磁链观测器、3/2坐标变换器、MT/αβ坐标变换器、空间电压矢量PWM发生器、增量编码器和电压电流传感器，在无刷双馈电机运行过程中，无刷双馈电机控制系统按如下方式运作：a.给定转速nref与增量编码器测得的转子转速nr相减得到的偏差信号送入转速PI调节器的输入端，转速PI调节器对该信号进行处理，得到给定转矩Te_ref；b.电压电流传感器将采集到的三相坐标下无刷双馈电机功率绕组的三相电压upa、upb、upc和三相电流ipa、ipb、ipc，以及控制绕组的三相电压uca、ucb、ucc和三相电流ica、icb、icc送到3/2坐标变换器的输入端，3/2坐标变换器根据转子转速nr对这些信号进行坐标变换，得到转子速旋转坐标系下功率绕组电压的dq分量uqp和udp、功率绕组电流的dq分量iqp和idp、控制绕组电压的dq分量uqc和udc、控制绕组电流的dq分量iqc和idc，以及转子电流的dq分量iqr和idr；c.转矩观测器利用转子速旋转坐标系下功率绕组电流的dq分量iqp和idp、控制绕组电流的dq分量iqc和idc、转子电流的dq分量iqr和idr计算出观测转矩Te；d.对控制绕组电压电流进行坐标变换后得到的αβ静止坐标系下的电压 ucα、ucβ和电流icα、icβ，磁链观测器采用具有幅值反馈补偿的u‑i积分模型进行计算，得到观测磁链Ψc；e.观测磁链幅值ψc与给定磁链幅值ψc_ref比较后的磁链幅值偏差Δψc送入磁链PI控制器，磁链PI控制器对该信号进行计算，得到两相旋转坐标系下的磁链控制电压矢量ucM；f.观测转矩Te与给定转矩Te_ref比较后的转矩偏差ΔTe送入转矩PI控制器，转矩PI控制器对该信号进行计算，得到两相旋转坐标系下的转矩控制电压矢量ucT；g.两相旋转坐标系下的磁链控制电压矢量ucM和转矩控制电压矢量ucT由MT/αβ坐标变换器转换成αβ静止坐标系下的电压矢量ucα和ucβ后送入空间电压矢量PWM发生器，空间电压矢量PWM发生器对ucα和ucβ进行处理，产生逆变器开关控制信号，与无刷双馈电机的控制绕组相连的逆变器利用空间电压矢量PWM发生器输出的开关控制信号对无刷双馈电机进行控制。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，刘石，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13
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