本发明专利技术公开的一种永磁同步电机的直接转矩控制装置及控制方法，逆变器的直流母线电压和永磁同步电机的电流信号输出给信号检测电路，信号检测电路将其输出给处理器，同时永磁同步电机的转速脉冲信号输出给处理器，处理器进行处理后得到适当的开关信号输出给逆变器，进而控制电机。本方法根据磁链误差和转矩误差，以及定子磁链在十二个扇区中所处的位置，在合成的十二个电压矢量中选择合适的电压矢量，并根据转矩误差，实时确定出所选电压矢量的占空比，进而产生适当的逆变器开关信号以控制永磁同步电机。本发明专利技术增加了传统直接转矩控制中的可选电压矢量个数，同时根据转矩误差实时调节作用矢量的占空比，可有效降低传统直接转矩控制中的转矩脉动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于交流电机传动
，具体涉及一种永磁同步电机的直接转矩控制 装置，本专利技术还涉及采用该装置进行控制的方法。
技术介绍
直接转矩控制(DTC)是一种高性能的交流电机调速控制策略，已在异步电机上广 泛应用。直接转矩控制方法是将电机的定子磁链与电磁转矩作为被控量，根据给定转矩、给 定磁链与其计算值的误差，并结合定子磁链的位置，直接选择电压矢量。与矢量控制相比， 直接转矩控制具有控制方式简单、转矩响应迅速、便于实现全数字化的优点。目前，该控制 方式的应用也已经拓展到永磁同步电机(PMSM)上。在永磁同步电机直接转矩控制中，电压矢量的选择仅限于六个基本电压矢量，可 供选择的电压矢量非常少，而且在一个采样周期中只作用一个电压矢量，六个基本电压矢 量难以满足磁链和转矩控制的双重需求，这会导致系统产生较大的磁链和转矩脉动，同时 直接转矩控制中采用滞环控制器控制转矩和磁链，使得功率器件开关频率不恒定，一定程 度上也会造成较大的磁链和转矩脉动，因此直接转矩控制具有转矩和磁链脉动大、逆变器 开关频率不恒定等缺点。目前典型的解决方法是采用空间电压矢量脉宽调制技术，但是该 方法通常需要对直接转矩控制方法进行改进，增加了控制的复杂性，同时实现空间矢量脉 宽调制也需要大量的计算。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种永磁同步电机的直接转矩控制装置，解决了现有转矩控 制方法控制复杂、实现空间矢量脉宽调制需要大量计算的问题。本专利技术的另一目的是提供一种利用上述装置进行控制的方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种永磁同步电机的直接转矩控制装置，包括逆变 器，逆变器分别与信号检测电路、永磁同步电机、处理器相连接，信号检测电路、永磁同步电 机及处理器之间两两连接，处理器包括依次连接的电压电流计算模块、磁链转矩和定子磁 链角计算模块及PI控制模块，电压电流计算模块的输入端与信号检测电路相连接，PI控 制模块分别与转矩滞环控制模块的输入端、磁链滞环控制模块的输入端相连接，转矩滞环 控制模块的输出端、磁链滞环控制模块的输出端分别与开关电压矢量表模块的输入端相连 接，开关电压矢量表模块的输出端依次与占空比计算模块、逆变器相连接。本专利技术所采用的另一技术方案是，一种采用永磁同步电机的直接转矩控制装置进 行控制的方法，具体按照以下步骤实施步骤1 : 永磁同步电机输出转速给定值<作为给定信号给处理器，同时信号检测电路检测出逆变器的直流母线电压《! 、永磁同 步电机的a、力相定子电流4、及永磁同步电机的实际转速A，传输给处理器；步骤2 处理器根据上步得到的永磁同步电机转速给定值<、逆变器的直流母线电压w 、永磁同步电机的a、力相定子电流2a、^及永磁同步电机的实际转速 实现控制算法，输出相应的控制信号给逆变器，控制永磁同步电机的实际转速跟踪上给定转速。本专利技术的有益效果是，(1)采用矢量合成技术合成了更多的空间电压矢量，增加了传统直接转矩控制中的可 选矢量个数；(2)采用根据转矩误差实时确定作用电压矢量占空比的控制方法，可有效降低传统直 接转矩控制中的转矩脉动；(3)采用的控制方法简单且易于实现。附图说明图1是本专利技术控制装置的结构示意图2是本专利技术控制方法中采用的磁链坐标示意图； 图3是本专利技术控制方法中电压矢量和扇区分布示意图。图中，1.逆变器，2.信号检测电路，3.永磁同步电机，4.处理器，5.电压电流计算 模块，6.磁链转矩和定子磁链角计算模块，7. PI控制模块，8.转矩滞环控制模块，9.磁链滞 环控制模块，10.开关电压矢量表模块，11.占空比计算模块。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术永磁同步电机的直接转矩控制装置的结构，如图1所示，包括逆变器1，逆变器1分别与信号检测电路2、永磁同步电机3、处理器4相连接，信号检测电 路2、永磁同步电机3及处理器4之间两两连接，处理器4包括依次连接的电压电流计算模 块5、磁链转矩和定子磁链角计算模块6及PI控制模块7，电压电流计算模块5的输入端与 信号检测电路2相连接，PI控制模块7分别与转矩滞环控制模块8的输入端、磁链滞环控 制模块9的输入端相连接，转矩滞环控制模块8的输出端、磁链滞环控制模块9的输出端分 别与开关电压矢量表模块10的输入端相连接，开关电压矢量表模块10的输出端依次与占 空比计算模块11、逆变器1相连接。本专利技术采用永磁同步电机的直接转矩控制装置进行控制的方法，具体按照以下步 骤实施步骤1 永磁同步电机3输出转速给定值< 作为给定信号给处理器4，同时信号检测电路2检测出逆变器1的直流母线电压wm、永磁同步电机3的a、力相定子电流&、及永磁同步电机3的实际转速A,传输给处理器4 ；步骤2 处理器4根据上步得到的永磁同步电机3转速给定值<、逆变器1的直流母线电压、永磁同步电机3的a、力相定子电流、、及永磁同步电机3的实际转速％，实现 控制算法，输出相应的控制信号给逆变器1，控制永磁同步电机3的实际转速跟踪上给定转式中，&、、Se是当前时刻逆变器1的开关信号。b)磁链转矩和定子磁链角计算模块6利用上步得到的电流分量^、y和电压分量 \、 ，计算得到定子磁链在顿坐标系下的磁链分量礼、％ ,定子磁链幅值|蚝|、电磁转 矩？；及定子磁链角度5 ;具体算法如下 式中，Rs为永磁同步电机的定子电阻， 为永磁同步电机的极对数。c)将设定的永磁同步电机3转速给定值 < 和转速反馈值进行相减，得到转速误差 将转速误差输入至PI控制模块7，进行PI调节后，得到转矩给定值，具体算 法如下速。 采用的控制算法具体按照以下步骤实施a)电压电流计算模块5将定子电流&、h进行坐标变换得到在却坐标系下的电流分量、和^ ,同时逆变器1将开关状态信号传输给电压电流计算模块5，电压电流计算模块5根据开关状态信号及直流母线电压Km,计算得到电压在姊坐标系下的电压分量\和 ，电压电流计算模块5将电流分量^、&和电压分量\、％送至磁链转矩和定子磁链角计算模块6 ；具体算法如下 式中，A是pi控制器的比例系数，&是PI控制器的积分系数，& > o, > o。 d)将PI控制模块7输出的转矩给定值< 与磁链转矩和定子磁链角计算模块6输 出的电磁转矩I相减，得到转矩误差& ,将转矩误差Sr输入至转矩滞环控制模块8，经过转 矩滞环控制后，得到转矩误差信号Q ;具体算法如下 sf = t-Te(10) 式中，风是设定的转矩滞环控制器的滞环宽度，> 0。 e)将设定的永磁同步电机3磁链给定值与磁链转矩和定子磁链角计算模块6 输出的定子磁链幅值|外|相减，得到磁链误差 ，将转矩误差v输入至磁链滞环控制模块 9，经过磁链滞环控制后，得到磁链误差信号C；;具体算法如下 卜 kl (12) 式中△兴是设定的转矩滞环控制器的滞环宽度，△釣> 0。 f )将转矩滞环控制模块8输出的转矩误差信号CT，磁链滞环控制模块9输出的磁链误差信号C；，磁链转矩和定子磁链角计算模块6输出的定子磁链角0，输入至开关电压矢量表模块10，在开关电压矢量表模块10中首先根据定子磁链角S进行扇区判断，确定 出定子磁链所在扇本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种永磁同步电机的直接转矩控制装置，其特征在于，包括逆变器（１），逆变器（１）分别与信号检测电路（２）、永磁同步电机（３）、处理器（４）相连接，信号检测电路（２）、永磁同步电机（３）及处理器（４）之间两两连接，所述的处理器（４）包括依次连接的电压电流计算模块（５）、磁链转矩和定子磁链角计算模块（６）及ＰＩ控制模块（７），电压电流计算模块（５）的输入端与信号检测电路（２）相连接，ＰＩ控制模块（７）分别与转矩滞环控制模块（８）的输入端、磁链滞环控制模块（９）的输入端相连接，转矩滞环控制模块（８）的输出端、磁链滞环控制模块（９）的输出端分别与开关电压矢量表模块（１０）的输入端相连接，开关电压矢量表模块（１０）的输出端依次与占空比计算模块（１１）、逆变器（１）相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐艳平，钟彦儒，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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