[发明专利]带有电流误差校正的永磁同步电机直接转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种带有电流误差校正的永磁同步电机直接转矩控制方法，包括根据永磁同步电机的转子角速度与给定角速度的差异创建自适应谐波消除模型，使用自适应谐波消除模型确定出补偿电流，并使用补偿电流校正电流测量误差；k时刻使用预测模型预测出k+2时刻的磁链和转矩，并使用目标函数最小化算法处理给定磁链、给定转矩、k+2时刻的磁链和转矩，选择出最小的电压矢量，使用被选择出的所述最小电压矢量控制所述永磁同步电机运行。本发明结合自适应谐波消除模型和模型预测直接转矩控制，控制对象为永磁同步电机的转矩和磁链，控制过程快速响应，系统运行速度快，通过电流补偿校正电流测量误差，从而消除永磁同步电机的速度脉动，使三相电流恢复平衡。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术，具体涉及一种带有电流误差校正的永磁同步电机直接转矩控制方法。

背景技术

电机分为直流电机和交流电机，交流电机又分为异步电机和同步电机。随着先进的电力电子技术的发展，交流电机已经主导了牵引机市场。在各种交流电机中，永磁同步电机因为结构简单、运行高效平稳，受到了诸多青睐，被广泛应用于风力发电、航空航天和工业机器人等领域，而中国占世界的稀土资源储量又最为丰富，拥有良好的高磁场永磁材料研究条件。现代电动机控制技术中矢量控制是应用广泛的控制技术，它一般需要两个电流传感器和一个编码器，由速度比例积分(PI)控制器得到q轴电流给定，同时d轴电流给定为零，两者分别由PI控制，得到的给定电压再由空间电压矢量脉宽调制技术输出逆变器的开关管控制信号。

在交流电机驱动器中，相电流是传感器输出的电压信号，它由模数转换器通过匹配电路和噪声滤波器电路进行处理。由于传感器电路的非线性，工作环境，特别是温度变化，即使系统设计和构造合理，电流测量误差仍然不可避免。电流测量误差主要包括偏移误差和比例误差，电流测量误差产生的转矩脉动在速度环中充当负载扰动，随后产生基频和双基频的速度振荡。显然，这些误差需要受到限制或补偿。最简单的方法是在系统停机时获取和更新测量值，但是，无法处理比例误差。因此，一种在线补偿方法被提出，该方法基于速度或转矩脉动信息以及电动机的机械参数来估计电流测量误差，这种补偿方法可以分为两类：解决误差影响和估计误差值。

在解决误差影响方面，有使用附加扭矩传感器的方法，扭矩传感器获得扭矩误差，然后迭代学习控制为q轴参考电流提供额外的补偿电流，从而使扭矩波动最小化。有方法利用一个额外的直流总线电流传感器，通过总线电流和相电流内在关系来相互校准电流传感器。还有方法采用纯积分器估算定子磁通，并根据磁通漂移估算出直流偏置电压，该直流偏置电压用于通过前馈控制消除偏置。此外，也有方法分析d轴PI电流调节器的积分器输出信号几乎为零或恒定的特征后，补偿算法会减去失调误差或重新定标输入测量增益。尽管这些方法补偿了或抑制了电流测量误差影响，但有的方法使用附加的传感器来收集其他信息，有的依赖于电动机参数，有的具有复杂的计算过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带有电流误差校正的永磁同步电机直接转矩控制方法，通过电流补偿校正电流测量误差，从而消除永磁同步电机的速度脉动，使三相电流恢复平衡，控制过程快速响应，系统运行速度快。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带有电流误差校正的永磁同步电机直接转矩控制方法，通过逆变器驱动永磁同步电机，控制方法包括，

根据所述永磁同步电机的转子角速度与给定角速度的差异创建自适应谐波消除模型，使用所述自适应谐波消除模型确定出补偿电流，并使用所述补偿电流校正电流测量误差；

根据所述逆变器的电压矢量和校正后的测量电流创建预测模型，k时刻使用所述预测模型预测出k+2时刻的磁链和转矩，并使用目标函数最小化算法处理给定磁链、给定转矩、k+2时刻的磁链和转矩，选择出使目标函数值最小的电压矢量，使用被选择出的所述最小电压矢量控制所述永磁同步电机运行。