[发明专利]一种基于永磁同步电机直接转矩控制的开关表优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关表优化方法，具体涉及一种基于永磁同步电机直接转矩控制的开关表优化方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)具有体积小、效率高、结构简单、噪声小等优点，已成为研究热点，并得到广泛的应用。

直接转矩控制(DTC)系统中将电机与逆变器作为一个整体考虑，由电压型逆变器供电，采集电机定子的电压、电流信号进行转矩、磁链以及磁链所在扇区的估算，估算得出的转矩、磁链分别与给定的转矩、磁链进行比较，进而得到磁链、转矩控制信号，并结合估算的扇区信号，进行开关表选择，选取合适的电压空间矢量，控制逆变器的开关状态，实现对转矩的控制。但直接转矩控制系统存在转矩脉动，开关频率变化等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于永磁同步电机直接转矩控制的开关表优化方法，以提高永磁同步电机的控制性能，减小转矩脉动，同时减小逆变器开关动作次数，进而降低开关损耗。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，判断当前开关表要施加电压矢量是否为零电压矢量；

步骤二，如果当前要施加电压矢量是零电压矢量，则根据上一个状态施加的电压矢量以最小的开关动作次数选择合适的零电压矢量作为要施加的零电压矢量；

步骤三，如果当前要施加电压矢量不是零电压矢量，则按既定开关表选择当前要施加的电压矢量。

所述步骤二中，合适的零电压矢量为：得到上一个状态施加的电压矢量后，判断它的开关状态，与两个零电压矢量的开关状态对比，选择从上一状态施加的电压矢量切换到某一零电压矢量开关动作次数最小的零电压矢量作为当前要施加的零电压矢量。

与现有技术相比，本发明首先判断当前开关表要施加的电压矢量是否为零电压矢量；如果当前要施加电压矢量是零电压矢量，则根据上一个状态施加的电压矢量以最小的开关动作次数选择合适的零电压矢量作为要施加的零电压矢量；如果当前要施加电压矢量不是零电压矢量，则按既定开关表选择当前要施加的电压矢量。本发明能减小转矩脉动，同时减小逆变器开关动作次数，减小开关损耗。

附图说明

图1是本发明实施例的永磁同步电机直接转矩控制方法的原理框图；

图2是本发明实施的流程图；

图3是三相电压逆变器得到8个电压空间矢量示意图；

图4是在Matlab/Simulink环境下，本发明所提出优化的开关表的仿真波形，其中，(a)是定子磁链幅值波形，(b)是转速和转矩波形，(c)是定子磁链轨迹，(d)是A相定子绕组电流。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1和图2，本发明包括以下步骤：

步骤一，判断当前开关表要施加电压矢量是否为零电压矢量；

步骤二，如果当前要施加电压矢量是零电压矢量，则根据上一个状态施加的电压矢量以最小的开关动作次数选择合适的零电压矢量作为要施加的零电压矢量；

步骤三，如果当前要施加电压矢量不是零电压矢量，则按既定开关表选择当前要施加的电压矢量。

步骤二中，合适的零电压矢量为：得到上一个状态施加的电压矢量后，判断它的开关状态，与两个零电压矢量的开关状态对比，选择从上一状态施加的电压矢量切换到某一零电压矢量开关动作次数最小的零电压矢量作为当前要施加的零电压矢量。

如图3所示，由三相电压逆变器得到8个电压空间矢量，包括其中6个非零电压矢量(V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆)和2个零电压矢量(V₀、V₇)。V₀、V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇的开关状态分别为000、100、110、010、011、001、101、111。

传统直接转矩设定开关表时没有把零电压矢量考虑进去，开关表如附表1所示。

表1传统直接转矩控制开关表