[发明专利]永磁同步电机直接转矩控制方法

说明书

本发明提供了一种永磁同步电机直接转矩控制方法，包括：获取永磁同步电机的给定转矩；以给定转矩和反馈转矩的信号差作为super‑twisting转矩控制器的输入，以输出q轴电压矢量；以给定定子磁链和反馈定子磁链信号差作为super‑twisting磁链控制器的输入，以输出d轴电压矢量；将q轴电压矢量和d轴电压矢量经过PARK反变换单元变换后，得到α轴上的电压矢量和β轴上的电压矢量；根据α轴上的电压矢量和β轴上的电压矢量生成PWM控制信号，并通过PWM控制信号控制逆变器的开关状态。本发明能够减小转矩脉动，减小逆变器的开关动作次数，增加系统的鲁棒性，使电机运行更加平稳。

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，具体地，涉及永磁同步电机直接转矩控制方法。

背景技术

永磁同步电机因其所具有的高转矩惯量比、高功率因数以及高效率等优秀特性，在机器人、高精度数控机床、电动汽车等高科技领域中得到越来越多的关注和应用。先进的控制方法是获取永磁同步电机优良运行性能的必要条件。

传统的直接转矩控制方法采用两个滞环控制器分别实现对转矩和定子磁链的控制。依据滞环控制器的输出，并结合定子磁链所在的扇区，从开关表中选取所需要的电压矢量来驱动逆变器对电机控制。虽然具有系统响应速度快，对系统参数摄动和外干扰鲁棒性强，但存在较大的磁链和转矩脉动，逆变器开关频率不恒定，低速时系统难以精确控制，以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题。

应用空间矢量调制技术代替开关矢量表，可以有效的改善传统直接转矩控制方法中存在的转矩和磁链波动大的缺点，从而提升磁链和转矩的控制精度。此外，在空间矢量调制中，合理的安排开关导通的顺序，可以使逆变器的开关频率恒定，从而减小逆变器的损耗。在基于空间矢量调制的直接转矩控制方法中，常常采用传统的PI控制器对转矩环进行调节。但是PI控制器会受到积分环节饱和作用和系统噪声的影响，且存在对系统参数不确定性以及外部干扰信号适应性差的缺点，从而影响电机的运行性能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种永磁同步电机直接转矩控制方法。

本发明提供一种永磁同步电机直接转矩控制方法，包括：

步骤A：获取永磁同步电机的给定转矩

步骤B：以给定转矩和反馈转矩T_e的信号差作为super-twisting转矩控制器的输入，由所述super-twisting转矩控制器输出q轴电压矢量以给定定子磁链和反馈定子磁链信号差作为super-twisting磁链控制器的输入，由所述super-twisting磁链控制器输出d轴电压矢量

步骤C：将q轴电压矢量和d轴电压矢量经过PARK反变换单元变换后，得到α轴上的电压矢量和β轴上的电压矢量

步骤D：根据所述α轴上的电压矢量和β轴上的电压矢量生成PWM控制信号，并通过所述PWM控制信号控制逆变器的开关状态；其中，所述逆变器的开关状态与永磁同步电机的转矩相关。

可选地，所述步骤A包括：

通过滑模观测器获取永磁同步电机的转速反馈信号ω_r和反馈转矩T_e；

获取转速给定信号与转速反馈信号ω_r的信号差作为转速环控制器的输入，由所述转速环控制器输出给定转矩

可选地，滑模观测器的数学方程如下：