一种三电平变流器的直接转矩控制方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三电平变流器的直接转矩控制方法与装置包括：使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量；将两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量；确定三相参考电压矢量所在的扇区；在三相参考电压矢量所在的扇区内选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量。本发明专利技术能够精确计算矢量时间、快速动态响应、减少开关损耗与转矩波动。

【技术实现步骤摘要】
一种三电平变流器的直接转矩控制方法与装置
本专利技术涉及机电
，特别地，涉及一种三电平变流器的直接转矩控制方法与装置。
技术介绍
三电平NPC(three-levelneutralpointclamped)拓扑自提出以来，就在中高压交流传动、柔性输电、电网无功补偿和吸收等多个领域得到了广泛的应用。中点电位不平衡是二极管箝位型三电平逆变器的固有问题，中点电位的不平衡会大幅增加输出电压和电流谐波，导致开关管承受应力变大，甚至造成负载电机转矩大幅震荡。特别在电机控制领域，基于三电平变流器的直接转矩控制一直以来是研究的热点问题。传统的中点电位平衡方法根据中点电压偏移和负载电流的方向来分配小矢量和中矢量的作用时间来平衡中点电位。根据中点电位偏移方向，调整成对小矢量的作用时间，增加有利于中点电位平衡的小矢量作用时间，减少不利于中点电位平衡的小矢量作用时间，平衡中点电位的偏移。但这类方法没有考虑到中点电位偏移时成对小矢量幅值不相等，对矢量时间的计算不精确。且由于使用成对两个小矢量，会使得动态响应较慢，开关损耗大。传统的三电平直接转矩控制是通过转矩和磁链滞环来选择最合适的电压矢量，容易导致转矩波动，也导致在固定的采样周期内，开关频率不恒定，无法充分利用功率器件的容量，产生不同阶次的谐波。同时由于满足转矩和磁链的电压矢量，可能会使三电平变流器中点电位偏移，导致转矩震荡。针对现有技术中直接转矩控制方法对矢量时间的计算不精确、动态响应较慢、开关损耗大、转矩波动的问题，目前尚未有有效的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种三电平变流器的直接转矩控制方法与装置，能够精确计算矢量时间、快速动态响应、减少开关损耗与转矩波动。基于上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供了一种三电平变流器的直接转矩控制方法，包括：使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量；将两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量；确定三相参考电压矢量所在的扇区；在三相参考电压矢量所在的扇区内选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量。在一些实施方式中，所述使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量包括：观测磁链，获得估算定子磁链矢量；根据磁链与PI转矩控制器获得参考定子磁链矢量；根据参考定子磁链矢量与估算定子磁链矢量获得定子磁链偏差；根据定子磁链转矩角确定电磁转矩；根据定子磁链偏差与电磁转矩确定两相目标电压矢量。在一些实施方式中，所述将两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量为根据以下对应关系进行转化：其中，所述两相目标电压矢量分别为Uα、Uβ，所述三相参考电压矢量分别为Ua、Ub、Uc。在一些实施方式中，所述确定三相参考电压矢量所在的扇区包括：根据所述三相参考电压矢量的方向角确定所述三相参考电压矢量所在的大扇区与所述三相参考电压矢量所在大扇区的偏转角；根据所述三相参考电压矢量所在的大扇区与所述三相参考电压矢量所在大扇区的偏转角确定所述三相参考电压矢量所在的小扇区。在一些实施方式中，所述在三相参考电压矢量所在的扇区内选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量包括：确定中点电位不平衡度与调制度；根据中矢量与两个相邻小矢量的平均值确定虚拟空间矢量；确定中点电位不平衡度与调制度确定各矢量作用时间；根据虚拟空间矢量与各矢量作用时间合成目标参考电压矢量。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种三电平变流器的直接转矩控制装置，包括：计算模块，用于根据PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量；变换模块，用于将两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量；定位模块，用于确定三相参考电压矢量所在的扇区；合成模块，用于在三相参考电压矢量所在的扇区内选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量。在一些实施方式中，所述计算模块的工作步骤包括：观测磁链，获得估算定子磁链矢量；根据磁链与PI转矩控制器获得参考定子磁链矢量；根据参考定子磁链矢量与估算定子磁链矢量获得定子磁链偏差；根据定子磁链转矩角确定电磁转矩；根据定子磁链偏差与电磁转矩确定两相目标电压矢量。在一些实施方式中，所述变换模块的工作为三相参考电压矢量为根据以下对应关系进行转化：其中，所述两相目标电压矢量分别为Uα、Uβ，所述三相参考电压矢量分别为Ua、Ub、Uc。在一些实施方式中，所述定位模块的工作步骤包括：根据所述三相参考电压矢量的方向角确定所述三相参考电压矢量所在的大扇区与所述三相参考电压矢量所在大扇区的偏转角；根据所述三相参考电压矢量所在的大扇区与所述三相参考电压矢量所在大扇区的偏转角确定所述三相参考电压矢量所在的小扇区。在一些实施方式中，所述合成模块的工作步骤包括：确定中点电位不平衡度与调制度；根据中矢量与两个相邻小矢量的平均值确定虚拟空间矢量；确定中点电位不平衡度与调制度确定各矢量作用时间；根据虚拟空间矢量与各矢量作用时间合成目标参考电压矢量。从上面所述可以看出，本专利技术提供的技术方案通过使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量，确定所在的扇区并选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量的技术手段，能够精确计算矢量时间、快速动态响应、减少开关损耗与转矩波动。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例的一种三电平变流器的直接转矩控制方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例的一种三电平变流器的直接转矩控制方法中，SVM-DTC原理结构框图；图3为根据本专利技术实施例的一种三电平变流器的直接转矩控制方法的一个实施例中的空间矢量图；图4为根据本专利技术实施例的一种三电平变流器的直接转矩控制方法的一个实施例中的A扇区的矢量合成关系图；图5为根据本专利技术实施例的一种三电平变流器的直接转矩控制装置的结构框图；图6为根据本专利技术实施例的一种三电平变流器的直接转矩控制方法的电子设备的一个实施例的硬件结构图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进一步进行清楚、完整、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。基于上述目的，根据本专利技术的第一个实施例，提供了一种三电平变流器的直接转矩控制方法。如图1所示，根据本专利技术实施例提供的三电平变流器的直接转矩控制方法包括：步骤S101，使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量；步骤S103，将两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量；步骤S105，确定三相参考电压矢量所在的扇区；步骤S107，在三相参考电压矢量所在的扇区内选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量。在一些实施方式中，所述使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量包括：观测磁链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三电平变流器的直接转矩控制方法，其特征在于，包括：使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量；将两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量；确定三相参考电压矢量所在的扇区；在三相参考电压矢量所在的扇区内选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量。

【技术特征摘要】
1.一种三电平变流器的直接转矩控制方法，其特征在于，包括：使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量；将两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量；确定三相参考电压矢量所在的扇区；在三相参考电压矢量所在的扇区内选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用PI转矩控制器与目标电压矢量计算单元确定输出的两相目标电压矢量包括：观测磁链，获得估算定子磁链矢量；根据磁链与PI转矩控制器获得参考定子磁链矢量；根据参考定子磁链矢量与估算定子磁链矢量获得定子磁链偏差；根据定子磁链转矩角确定电磁转矩；根据定子磁链偏差与电磁转矩确定两相目标电压矢量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将两相目标电压矢量转化为三相参考电压矢量为根据以下对应关系进行转化：其中，所述两相目标电压矢量分别为Uα、Uβ，所述三相参考电压矢量分别为Ua、Ub、Uc。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定三相参考电压矢量所在的扇区包括：根据所述三相参考电压矢量的方向角确定所述三相参考电压矢量所在的大扇区与所述三相参考电压矢量所在大扇区的偏转角；根据所述三相参考电压矢量所在的大扇区与所述三相参考电压矢量所在大扇区的偏转角确定所述三相参考电压矢量所在的小扇区。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在三相参考电压矢量所在的扇区内选择有利于中点电位平衡的小矢量参与合成目标参考电压矢量包括：确定中点电位不平衡度与调制度；根据中矢量与两个相邻小矢量的平均值确定虚拟空间矢量；确定中点电位不平衡度与调制度确定各矢量作用时间；根据虚拟空间矢量...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩丁，陈特放，成庶，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43