[发明专利]一种无刷双馈电机转矩脉动最小化控制方法

说明书

本发明公开了一种无刷双馈电机转矩脉动最小化控制方法，针对无刷双馈电机采用传统直接转矩控制方法存在着转矩和磁链脉动大、开关频率不固定等问题，在分析传统直接转矩控制产生脉动原因的基础上，根据无刷双馈电机的状态方程，结合预测控制思想，根据当前电流、转矩和磁链预测下一时刻的转矩和磁链，采用一个控制周期内转矩脉动最小化原则计算出非零电压矢量作用的时间，从而减小转矩脉动。本发明的优点在于：与传统直接转矩控制相比，本控制方法能在最大程度上转矩脉动，并保持了传统直接转矩响应速度快、控制简单的优点，改善了系统的控制性能。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及一种无刷双馈电机转矩脉动最小化控制方法。

背景技术

无刷双馈电机(Brushless Doubly-Fed Machines，BDFM)由两套独立的定子绕组(功率绕组和控制绕组)和特殊结构的转子组成，具有结构简单、无电刷、运行可靠、所需变频器装置容量较小等特点。直接转矩控制(Direct Torque Control，DTC)具有控制结构简单、转矩动态响应快、鲁棒性强、对电机参数依赖性小等优点，解决了矢量控制中结构复杂、计算量大、对参数变化敏感等问题。传统DTC采用双滞环控制器对转矩和磁链进行分别控制，在每个采样周期中仅有一个电压矢量起作用，无法实现对转矩和磁链误差的完全补偿，从而造成转矩和磁链的脉动较大。

为了解决直接转矩控制存在的转矩脉动问题，近年来国内外学者进行了大量研究，提出了若干改进方法，如采用电压空间矢量调制(SVM-DTC)、离散空间电压矢量、模糊控制、预测控制等方法，均可降低转矩的脉动。现有技术提出的SVM-DTC算法可以有效的减小转矩脉动，但计算量较大，同时需要更多的电机参数；现有技术提出的离散空间矢量(DSVM)调制的方法保持了传统直接转矩控制鲁棒性好的优点，但控制精度的提高是以细分电压矢量为前提，增加了控制系统的复杂性；采用模糊控制算法，具有良好的动态性能，有效降低了转矩脉，但状态器中各变量隶属度制定具有一定的不确定性，如隶属度选择不合适，系统的性能将变差；采用改进的模糊DSVM-DTC控制策略，虽然改善了转矩和速度的脉动控制效果，但模糊控制器采用了5个输入量，模糊控制规则制定较复杂。

本发明通过一种无刷双馈电机转矩脉动最小化控制方法，对无刷双馈电机的状态方程进行分析，结合预测控制思想，根据当前电流、转矩和磁链预测下一时刻的转矩和磁链，采用一个控制周期内转矩脉动最小化原则计算出非零电压矢量作用的时间，在一个控制周期中，有效电压矢量作用部分时间，零电压矢量作用其余时间，从而减小转矩脉动。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种无刷双馈电机转矩脉动最小化控制方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种无刷双馈电机转矩脉动最小化控制方法，包括如下步骤：

S1：通过电压电流传感器采集三相坐标下的功率绕组电压u_pa、u_pb、u_pc，功率绕组电流i_pa、i_pb、i_pc，控制绕组电压u_ca、u_cb、u_cc，控制绕组电流i_ca、i_cb、i_cc增量编码器测得的转子转速n_r，经过3/2坐标变换后得到转子速旋转坐标系下电压电流u_qp、u_dp、i_qp、i_dp、u_qc、u_dc、i_qc、i_dc、i_qr、i_dr；