[发明专利]一种基于双模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种基于双模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制方法，将当前转矩误差、定子磁链误差和定子磁链角位置输入到模糊控制器中，三个输入量在模糊控制器中经模糊化、模糊推理和解模糊处理后，输出选择的基本电压矢量；将当前转矩误差和转矩误差变化率、定子磁链误差输入到模糊控制器中，经模糊化、模糊推理和解模糊处理后，输出所选择的基本电压矢量对应的占空比；根据永磁同步电机逆变器电压矢量图确定从原点到六边形六个顶点的六个基本电压矢量V₁～V₆和1个零电压矢量，通过模糊控制器选择基本电压矢量，根据模糊控制器确定出电压矢量对应的幅值，再通过空间矢量调制输出至永磁同步电机完成直接转矩控制。本发明可有效减小转矩脉动。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种基于双模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制方法。

背景技术

直接转矩控制技术基于定子磁链坐标系并直接将转矩作为控制对象，避免了旋转坐标变换时的大量计算以及对电机参数的依赖性，其动态性能好，转矩响应时间短。

表面式永磁同步电机直接转矩控制系统中，有六个基本电压矢量和一个零电压矢量，由于常规直接转矩控制中转矩、磁链调节均采用离散的两个滞环控制器，通常在转矩、磁链误差很大和很小时易选择同一电压矢量，导致系统转矩响应迟钝，且易造成转矩脉动增大。本发明通过引入模糊控制，用一个模糊控制器输出基本电压矢量。

传统基于开关表的永磁同步电机直接转矩控制系统在每个采样周期所施加的电压矢量固定，且电压矢量的占空比也固定为1。每个采样周期输出的电压矢量角度和幅值均固定，导致转矩脉动较大，因此采用另一个模糊控制器调节电压矢量作用时间，即输出电压矢量的占空比并不固定为1，而是由模糊控制决定的[0，1]内连续变化的量，即输出的电压矢量幅值是变化的。

故此，提出一种基于双模糊的永磁同步电机直接转矩控制方法，一个模糊控制器输出基本电压矢量，另一个模糊控制器输出基本电压矢量的占空比(即幅值)，进而优化控制系统性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于双模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制方法，有效减小转矩脉动。

本发明采用以下技术方案：

一种基于双模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制方法，包括以下步骤：

S1、将当前转矩误差、定子磁链误差和定子磁链角位置输入到模糊控制器中，三个输入量在模糊控制器中经模糊化、模糊推理和解模糊处理后，输出选择的基本电压矢量；

S2、将当前转矩误差和转矩误差变化率、定子磁链误差输入到模糊控制器中，经模糊化、模糊推理和解模糊处理后，输出所选择的基本电压矢量对应的占空比；

S3、根据永磁同步电机逆变器电压矢量图确定从原点到六边形六个顶点的六个基本电压矢量V₁～V₆和1个零电压矢量，通过步骤S1的模糊控制器选择基本电压矢量，根据步骤S2的模糊控制器确定出电压矢量对应的幅值，再通过空间矢量调制输出至永磁同步电机完成直接转矩控制。

具体的，步骤S1中，根据基本电压矢量对转矩和磁链的影响规律设置模糊规则。

具体的，步骤S2中，当磁链误差为Z时，不考虑磁链误差的影响，只考虑转矩误差和转矩误差变化率，转矩误差ET为Z时，选择电压矢量占空比ZL；转矩误差ET为NB，转矩误差变化率为NB时，选电压矢量占空比VL；当转矩误差为NB，转矩误差变化率为PB时，选择电压矢量占空比SL。

进一步的，磁链误差为Z时，模糊控制规则如下：