本发明专利技术公布了一种空间矢量调制的永磁开关磁链电机转矩角线性调速方法，属定子永磁式电机调速方法。本发明专利技术调速方法定义永磁开关磁链电机定子磁链矢量与空载永磁磁链矢量的夹角为转矩角，建立合成空间矢量与转矩角的线性关系，通过选择合成空间矢量直接线性地调节永磁开关磁链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基于空间矢量调制的永磁开关磁链电机转矩角直接线性 调速方法。
技术介绍
目前永磁开关磁链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 到同歩电机。矢量控制的基本思想源于对直流电机的严格模拟。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。矢量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基于空间矢量调制的永磁开关磁链 电机转矩角直接线性调速方法。基于空间矢量调制的永磁开关磁链电机转矩角直接线性调速方法，采用位 置传感器检测得到永磁开关磁链电机的空载永磁磁链矢量角<9 ，将所述空载永磁磁链矢量角P经过微分环节得到永磁开关磁链电机实际角速度W ，将给定的 永磁开关磁链电机角速度^与实际角速度w依次经过PI环节、限幅环节得到 永磁开关磁链电机瞬时转矩角正弦值的给定值sii^';将给定的永磁开关磁链电 机定子磁链幅值,以及永磁开关磁链电机瞬时转矩角正弦值的给定值sii^'、 永磁开关磁链电机的空载永磁磁链矢量角6经过目标定子磁链矢量环节得到 永磁幵关磁链电机下一时刻目标定子磁链矢量^+1 ;将永磁开关磁链电机下一 时刻目标定子磁链矢量^+,与永磁开关磁链电机当前定子磁链矢量^作矢量 差得到永磁开关磁链电机定子磁链变化量A^ ，将永磁开关磁链电机定子磁链 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Z),、 B相占空比A、 C相占空比A，将所述三相占空比经过三相全 桥逆变器得到永磁开关磁链电机在静止"c坐标下的二相相电流即A相电流 /s。 、 B相电流、 C相电流^ ，采用所述三相相电流驱动永磁开关磁链电机得 到永磁开关磁链电机输出的目标电磁转矩 ;；A +1时刻永磁幵关磁链电机的目标电磁转矩为K阔=jW々卜^^"，,',l扁S ，其中A为当前时刻，A.为永磁开关磁链电机定子电感，P为永磁开关磁链 电机极对数，^为永磁开关磁链电机当前空载永磁磁链矢量，其特征在于永磁开关磁链电机定子磁链矢量与空载永磁磁链矢量的夹角即转矩角^的求 取如下所述永磁开关磁链电机包括n个转子齿和3对定子齿，n为自然数，永磁开 关磁链电机空载永磁磁链矢量角^的求取如下每一个转子齿与定子齿的工作方式都相同，其中第一转子齿的丄作方式如下，当第一转子齿轴线与定子齿轴线相差-，机械角度时，此时永磁开关磁链电机空载永磁磁链矢量角6 = 0°;以此类推，当第一转子齿轴线与定子齿轴线相差-!机械角度时，此时永磁开关磁链电机空载永磁磁链矢量角^ = 360°;将永磁开关磁链电机定子磁链矢量的相角减去永磁开关磁链电机空载永磁 磁链矢量角6>即可得到永磁开关磁链电机定子磁链矢量与空载永磁磁链矢量的5夹角即转矩角^。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^^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，在永磁开关磁链电机调速场合将有广泛的 应用前景。附图说明图1:本专利技术一种基于空间矢量调制的永磁开关磁链电机转矩角直接线性 调速系统框图2:目标定子磁链矢量计算示意图3:本专利技术6时刻控制永磁开关磁链电机占空比计算原理图； 图4:永磁开关磁链电机转矩角定义示意图； 图5:永磁开关磁链电机空载永磁磁场分布图(^ = 0°); 图6:永磁开关磁链电机空载永磁磁场分布图(0 =卯°); 图7:永磁开关磁链电机空载永磁磁场分布图(9 = 180°); 图8:永磁开关磁链电机空载永磁磁场分布图(6 = 270°)。具体实施例方式如图1所示， 一种基于空间矢量调制的永磁开关磁链电机转矩角直接线性 调速方法，其特征在于定义永磁开关磁链电机定子磁链矢量与空载永磁磁链矢 量的夹角为转矩角^，采用位置传感器检测得到永磁开关磁链电机的的空载永 磁磁链矢量角^ ，将所述空载永磁磁链矢量角^经过微分环节得到永磁开关磁 链电机实际角速度^，将给定的永磁开关磁链电机角速度^与实际角速度"依 次经过PI环节、限幅环节得到永磁开关磁链电机瞬时转矩角正弦值sin^;将 给定的永磁开关磁链电机定子磁链幅值/以及永磁开关磁链电机瞬时转矩角 正弦值sii^'、永磁开关磁链电机的空载永磁磁链矢量角<9经过目标定子磁链矢 量环节得到永磁开关磁链电机下一时刻目标定子磁链矢量^+,;将永磁开关磁 链电机下一时刻目标定子磁链矢量^+1与永磁开关磁链电机当前定子磁链矢量 ^作矢量差得到永磁开关磁链电机定子磁链变化量A^ ，将永磁开关磁链电机 定子磁链变化量A^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A、 B相占空比A、 C相占空比"c，将所述三相占空比经过三相全桥逆变器得到永磁开关磁链电机在静止^c坐标下的三相相电流即A相电流,;。、B相电流,；、C相电流^，采用所述三相相电流驱动永磁开关磁 链电机得到永磁开关磁链电机输出的目标电磁转矩7;; /t + l时刻永磁开关磁链电机的目标电磁转矩为其中/t为当前时刻，X，为永磁开关磁链电机定子电感，p为永磁开关磁链电机极对数，t为永磁开关磁链电机当前空载永磁磁链矢量，永磁开关磁链电机当前定子磁链矢量^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"e，采用 所述直流母线电压C^与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A、 C相占空比^组合计算得出永磁开关磁链电机在静止Mc坐标下的 三相相电压即A相电压&、 B相电压""、C相电压"^<formula>formula see original document page 7</formula>将永磁开关磁链电机在静止"6c坐标下的A相电压^、 B相电压/^、 C相 电J玉"w进行磁势不变的3/2变换本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种空间矢量调制的永磁开关磁链电机转矩角线性调速方法，采用位置传感器检测得到永磁开关磁链电机的空载永磁磁链矢量角θ，将所述空载永磁磁链矢量角θ经过微分环节得到永磁开关磁链电机实际角速度ω，将给定的永磁开关磁链电机角速度ω↑［＊］与实际角速度ω依次经过ＰＩ环节、限幅环节得到永磁开关磁链电机瞬时转矩角正弦值的给定值ｓｉｎδ↑［＊］；将给定的永磁开关磁链电机定子磁链幅值ψ↑［＊］以及永磁开关磁链电机瞬时转矩角正弦值的给定值ｓｉｎδ↑［＊］、永磁开关磁链电机的空载永磁磁链矢量角θ经过目标定子磁链矢量环节得到永磁开关磁链电机下一时刻目标定子磁链矢量＊↑［＊］↓［ｋ＋１］；将永磁开关磁链电机下一时刻目标定子磁链矢量＊↑［＊］↓［ｋ＋１］与永磁开关磁链电机当前定子磁链矢量＊↓［ｋ］作矢量差得到永磁开关磁链电机定子磁链变化量Δ＊，将永磁开关磁链电机定子磁链变化量Δ＊，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永磁开关磁链电机在静止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永磁开关磁链电机得到永磁开关磁链电机输出的目标电磁转矩Ｔ↓［ｅ］； ｋ＋１时刻永磁开关磁链电机的目标电磁转矩为： Ｔ↓［ｅ（ｋ＋１）］↑［＊］＝３ｐ／２｜＊↓［ｍ］｜｜＊↓［ｑ］｜＝３ｐ／２Ｌ↓［ｓ］｜＊↑［＊］↓［ｋ＋１］｜｜＊↓［ｍ］｜ｓｉｎδ↑［＊］， 其中ｋ为当前时刻，Ｌ↓［ｓ］为永磁开关磁链电机定子电感，ｐ为永磁开关磁链电机极对数，＊↓［ｍ］为永磁开关磁链电机当前空载永磁磁链矢量，其特征在于：永磁开关磁链电机定子磁链矢量与空载永磁磁链矢量的夹角即转矩角δ的求取如下： 所述永磁开关磁链电机包括ｎ个转子齿和３对定子齿，ｎ为自然数，永磁开关磁链电机空载永磁磁链矢量角θ的求取如下：每一个转子齿与定子齿的工作方式都相同，其中第一转子齿的工作方式如下， 当第一转子齿轴线与定子齿轴线相差－９０°／ｎ机械角度时，此时永磁开关磁链电机空载永磁磁链矢量角θ＝０°； 以此类推，当第一转子齿轴线与定子齿轴线相差－２７０°／ｎ机械角度时，此时永磁开关磁链电机空载永磁磁链矢量角θ＝３６０°； 将永磁开关磁链电机定子磁链矢量的相角减去永磁开关磁链电机空载永磁磁链矢量角θ即可得到永磁开关磁链电机...
【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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