[发明专利]一种基于空间电压矢量预测的直接转矩控制方法

说明书

一种基于空间电压矢量预测的直接转矩控制方法，通过理论推导得出一种新的电压矢量的计算方法，减少PI调节器个数，用预测控制算法得到(k+1)时刻的磁链和转矩值，以此来消除一拍延时的问题。有效的减少了在对PI参数设定时的工作量，消除一拍延时，使系统具有更小的转矩波动。借助于预测算法消除一拍延时的影响，采用计算方法得到的x轴电压分量理论上可以是定子磁链达到无差拍控制效果，则进一步减小转矩波动，y轴电压分量通过PI调节器得到，可以保证系统在运行中达到转矩无静差的效果，从而可以消除由于电机参数变化而造成的静态误差问题。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机的控制方法。特别是涉及一种基于空间电压矢量预测的直接转矩控制方法。

背景技术

传统的基于空间电压矢量调制的直接转矩控制方法利用磁链和转矩的观测值与各自的给定做差得到磁链和转矩的误差值Δψ_s和ΔT_e，将转矩误差值经过一个PI调节器得到参考电压矢量的幅值，将磁链误差经过一个PI调节器得到参考电压矢量的相角，然后通过SVPWM将所得的电压矢量合成作用电机，但过多的PI调节器会增加调试阶段的工作量，而且传统方法中并没有给出具体的理论推导。传统方法在数字控制系统当中，由于硬件和软件所耗费的时间，使控制系统中普遍存在控制延时的现象，这导致需要的电压值与实时运行情况不匹配。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够有效的减少在对PI参数设定时的工作量，消除一拍延时，使系统具有更小转矩波动的基于空间电压矢量预测的直接转矩控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于空间电压矢量预测的直接转矩控制方法，包括如下步骤：

1)在k时刻，由控制系统对物理量进行采样，具体包括：电机转子电角速度ω_e，转子位置角θ，第k时刻的电机ABC三相电流i_A(k)、i_B(k)和i_C(k)，直流母线电压u_dc(k)；并求解ABC三相电流的d轴和q轴的电流分量i_d、i_q；

2)将转速误差Δω_e通过PI调节器计算得到电磁转矩参考值T_e^*，将定子磁链参考值保持恒定为ψ_s^*；

3)利用电机离散预测模型，根据k时刻电机实际电流在d轴和q轴的电流分量i_d(k)、i_q(k)和经过(k-1)时刻计算的d轴和q轴的电压矢量V_d、V_q，以及k时刻电机转子电角速度ω_e，得到(k+1)时刻在d轴和q轴的预测电流值i_d(k+1)、i_q(k+1)，根据预测电流值i_d(k+1)和i_q(k+1)，预测得到控制周期结束时在d轴和q轴的定子磁链分量ψ_d(k+1)，ψ_q(k+1)，从而预测得到在k时刻控制周期结束时定子磁链和电磁转矩ψ_s(k+1)，T_e(k+1)；

4)根据计算得到的电磁转矩参考值T_e^*、定子磁链参考值ψ_s^*、电磁转矩T_e(k+1)、定子磁链ψ_s(k+1)的值，计算k+1时刻的定子磁链误差和电磁转矩误差Δψ_s，ΔT_e；