本发明专利技术公布了一种转矩角正弦值线性控制的隐极式永磁同步电机控制方法，属隐极式永磁同步电机调速方法。本发明专利技术调速方法在隐极式永磁同步电机维持定子磁链幅值不变的情况下，通过直接线性的调节隐极式永磁同步电机的转矩角正弦值来控制转矩。本发明专利技术结合了矢量控制对转矩线性调节和直接转矩控制直接调节转矩角、无电流环节、无坐标变换的特点，实现简单，仅须辨识定子磁链，参数鲁棒性强，电流谐波小，转矩脉动小，磁链波动小，具有良好的调速性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种属隐极式永磁同步电机调速方法，尤其涉及一种转矩角正 弦值线性控制的隐极式永磁同步电机控制方法。
技术介绍
目前隐极式永磁同步电机常用的控制系统为矢量控制系统和直接转矩控制 系统。矢量控制从理论上解决了交流电动机转矩的高性能控制问题，很快被移 植到同步电机。矢量控制的基本思想源于对直流电^l的严格模拟。直流电机本 身具有良好的解耦性，它可以分别通过控制其电枢电流和激磁电流来达到控制 电机转矩的目的。矢暈控制通过电机磁场定向将定子电流分为激磁分量和转矩 分量，分别加以控制，从而获得良好的解耦特性。因此，矢量控制既需要控制 定子电流的幅值大小，又需要控制定子电流空间相量的相位。永磁电机矢量控 制在理论上日趋完美，但在实现过程中较为复杂，这主要表现为磁体位置的偏 移、磁性材料的分布不均匀、电流传感器非线性化和电流调节器的局限等因素。1985年，德国学者M.Depenbrock首次提出了直接转矩控制的理论，随后日 本学者I.Takahashi也提出了类似的控制方案。直接转矩控制系统的特点如下:(1) 在定子坐标系下分析交流电机的数学模型、控制电机的转矩和磁链，避免了复 杂的静止旋转坐标变换；(2)控制系统所用的是定子磁链，只要知道定子电阻 就可以把它观测出来，参数鲁棒性好；(3)将转矩和磁链直接作为被控量，没 有电流控制环节节，实现简单；(4)对转矩直接控制，转矩控制的动态性能高。 直接转矩控制的缺点如下对定子磁链和电磁转矩采用的是滞环节控制，磁链 幅值、转矩存在脉动，定子电流谐波含量较高，它的稳态控制性能不如矢量控 制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种转矩角正弦值线性控制的隐极式永磁 同步电机控制方法。一种，其特征在于 采用位置传感器检测得到隐极式永磁同步电机的转角信号0，将所述转角信号^ 经过微分环节得到隐极式永磁同步电机实际角加速度w ，将给定的隐极式永磁同 步电机角加速度^'与实际角加速度w依次经过PI环节、限幅环节得到隐极式永 磁周步电机瞬时转矩角正弦值sir^';将给定的隐极式永磁同步电机定子磁链幅 值(/以及隐极式永磁同步电机瞬时转矩角正弦值sii^'、隐极式永磁同步电机的转角信号e经过目标定子磁链矢量环节得到隐极式永磁同步电机下一时刻目标目标定子磁链矢量^;+1 ，将隐极式永磁同步电机下一时刻目标定子磁链矢量^+1 与隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量^作矢量差得到隐极式永磁同步电机 定子磁链变化量，将隐极式永磁同步电机定子磁链变化量经过空间矢量调制环节生成得到三相全桥逆变器的三相占空比即A相占空比化、B相占空比 DB、 C相占空比"e，将所述三相占空比经过三相全桥逆变器得到隐极式永磁同 步电机在静止^c坐标下的三相相电流即A相电流L 、 B相电流,；、C相电流^ ，采用所述三相相电流驱动隐极式永磁同步电机得到隐极式永磁同步电机输出的目标电磁转矩7;;* +1时刻隐极式永磁同步电机的目标电磁转矩为-t * 3式 卜* H — ! . 、、*剩；^ii^r^+'H ,其中t为当前时iu， A为隐极式永磁同步电机定子电感，z,为隐极式永磁同 步电机转子电感，^为隐极式永磁同步电机定、转子电感，^为隐极式永磁同步 电机极对数，^为隐极式永磁同步电机当前转子磁链矢量，隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量&的求取包括以下步骤-a)采用电压传感器检测得到三相全桥逆变器的直流母线电压t^，采用所述直流母线电压t^与三相全桥逆变器的三相占空比即A相占空比D, 、 B相占空比2)8 、 C相占空比组合计算得出隐极式永磁同步电机在静止由坐标下的三 相相电压即A相电压",。、B相电压"w、 C相电压i^:<formula>formula see original document page 5</formula>将隐极式永磁同步电机在静止"&坐标下的A相电压i^、 B相电压^、 C 相电压&进行磁势不变的3/2变换得到隐极式永磁同步电机在静止a"坐标系下 的定子电压即"相定子电压、、/ 相第二定子电压"^:(2 )采用电流传感器检测得到隐极式永磁同步电机在静止《6c坐标下的三 相相电流即A相电流,;。、B相电流^、 C相电流^，将所述三相相电流进行磁 势不变的3 / 2变换得到隐极式永磁同步电机在静止坐标系下的定子电流即" 相定子电流L、 p相定子电流i;:、二 ^ — (wr)(3)利用隐极式永磁同步电机在静止"々坐标系下的"相定子电压^、 ；9相 第二定子电压"S/J和"相定子电流L 、"相定子电流,m计算得到隐极式永磁同步 电机在静止""坐标系下的"相定子磁链^"， y9相定子磁链^v^-，"^)力，其中R为定子绕组电阻，再将式隐极式永磁同步电机在静止"/9坐标系下的"相定子磁链^。， / 相定 子磁链^经过""坐标到极坐标的变换求得隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量&的幅值^和相角《: 《+5A= arctan^"本专利技术通过线性调节^^'可以线性调节转矩，减小了转矩脉动，减小了定 子电流谐波；在动态过程中，通过直接调节^7^来迅速改变转矩，具有良好的 动态性能。该系统中无坐标变换，无电流环节，实现简单；只需辨识定子磁链 (直接转矩控制要同时辨识定子磁链与电磁转矩)；没有用到任何转子参数，无 需辨识任何转子量，参数鲁棒性好，在隐极式永磁同步电机调速场合将有广泛 的应用前景。附图说明图1:本专利技术转矩角正弦值线性控制的隐极式永磁同步电机调速系统框图； 图2:目标定子磁链矢量计算示意图3:本专利技术6时刻控制励磁同步电机占空比计算原理图。 具体实施例方式如图l所示， 一种， 其特征在于采用位置传感器检测得到隐极式永磁同步电机的转角信号e ,将所述 转角信号e经过微分环节得到隐极式永磁同步电机实际角加速度w ，将给定的隐 极式永磁同步电机角加速度w'与实际角加速度w依次经过PI环节、限幅环节得 到隐极式永磁同步电机瞬时转矩角正弦值sh^';将给定的隐极式永磁同步电机 定子磁链幅值,以及隐极式永磁同步电机瞬时转矩角正弦值sin^ 、隐极式永磁同步电机的转角信号e经过目标定子磁链矢量环节得到隐极式永磁同步电机下 一时刻目标定子磁链矢量^+1;将隐极式永磁同步电机下一时刻目标定子磁链矢量^+1与隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量^作矢量差得到隐极式永磁同 步电机定子磁链变化量A^ ，将隐极式永磁同步电机定子磁链变化量A^经过空 间矢量调制环节生成得到三相全桥逆变器的三相占空比即A相占空比A 、 B相 占空比&、 C相占空比Z)c，将所述三相占空比经过三相全桥逆变器得到隐极式 永磁同步电机在静止"6c坐标下的三相相电流即A相电流L、 B相电流,;p C相 电流^ ，采用所述三相相电流驱动隐极式永磁同步电机得到隐极式永磁同步电 机输出的目标电磁转矩7;;* +1时刻隐极式永磁同步电机的目标电磁转矩为其中A为当s^时iij, A为隐极式永磁同步电机定子电感，^为隐极式永磁同 步电机转子电感，4为隐极式永磁同步电机定、转子电感，p为隐极式永磁同步 电机极对数，^为隐极式永磁同步电机当前转子磁链矢量，隐极式永磁同步电 机当前定子磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种转矩角正弦值线性控制的隐极式永磁同步电机控制方法，其特征在于采用位置传感器检测得到隐极式永磁同步电机的转角信号θ，将所述转角信号θ经过微分环节得到隐极式永磁同步电机实际角加速度ω，将给定的隐极式永磁同步电机角加速度ω↑［＊］与实际角加速度ω依次经过ＰＩ环节、限幅环节节得到隐极式永磁同步电机瞬时转矩角正弦值ｓｉｎδ↑［＊］；将给定的隐极式永磁同步电机定子磁链幅值ψ↑［＊］以及隐极式永磁同步电机瞬时转矩角正弦值ｓｉｎδ↑［＊］、隐极式永磁同步电机的转角信号θ经过目标定子磁链矢量环节节得到隐极式永磁同步电机下一时刻目标定子磁链矢量＊↓［ｋ＋１］↑［＊］；将隐极式永磁同步电机下一时刻目标定子磁链矢量＊↓［ｋ＋１］↑［＊］与隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量＊↓［ｋ］作矢量差得到隐极式永磁同步电机定子磁链变化量Δ＊，将隐极式永磁同步电机定子磁链变化量Δ＊经过空间矢量调制环节节生成得到三相全桥逆变器的三相占空比即Ａ相占空比Ｄ↓［Ａ］、Ｂ相占空比Ｄ↓［Ｂ］、Ｃ相占空比Ｄ↓［Ｃ］，将所述三相占空比经过三相全桥逆变器得到隐极式永磁同步电机在静止ａｂｃ坐标下的三相相电流即Ａ相电流ｉ↓［ｓａ］、Ｂ相电流ｉ↓［ｓｂ］、Ｃ相电流ｉ↓［ｓｃ］，采用所述三相相电流驱动隐极式永磁同步电机得到隐极式永磁同步电机输出的目标电磁转矩Ｔ↓［ｅ］； ｋ＋１时刻隐极式永磁同步电机的目标电磁转矩为： Ｔ↓［ｅ（ｋ＋１）］↑［＊］＝３ｐＬ↓［ｍ］／２（Ｌ↓［ｓ］Ｌ↓［ｒ］－Ｌ↓［ｍ］↑［２］）｜＊↓［ｋ＋１］↑［＊］｜｜＊↓［ｆ］｜ｓｉｎδ↑［＊］， 其中ｋ为当前时刻，Ｌ↓［ｓ］为隐极式永磁同步电机定子电感，Ｌ↓［ｒ］为隐极式永磁同步电机转子电感，Ｌ↓［ｍ］为隐极式永磁同步电机定、转子电感，ｐ为隐极式永磁同步电机极对数，＊↓［ｆ］为隐极式永磁同步电机当前转子磁链矢量，隐极式永磁同步电机当前定子磁链矢量＊↓［ｋ］的求取包括以下步骤： （１）采用电压传感器检测得到三相全桥逆变器的直流母线电压Ｕ↓［ｄｃ］，采用所述直流母线电压Ｕ↓［ｄｃ］与三相全桥逆变器的三相占空比即Ａ相占空比Ｄ↓［Ａ］、Ｂ相占空比Ｄ↓［Ｂ］、Ｃ相占空比Ｄ↓［Ｃ］组合计算得出隐极式永磁同步电机在静止ａｂｃ坐标下的三相相电压即Ａ相电压ｕ↓［ｓａ］、Ｂ相电压ｕ↓［ｓｂ］、Ｃ相电压ｕ↓［ｓｃ］： ＊＊＊ 将隐极式永磁同步电机在静止ａｂｃ坐标下的Ａ相电压ｕ↓［ｓａ］、Ｂ相电压ｕ↓［ｓｂ］、Ｃ相电压ｕ↓...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，邓智泉，王晓琳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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