[发明专利]一种双三相永磁电机无位置传感器直接转矩控制方法

权利要求书

1.一种双三相永磁电机无位置传感器直接转矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，磁链观测器的设计：根据电机静止坐标系的磁链方程，构建新型磁链观测器，最终输出电机定子磁链和转子磁链；

步骤2，直接转矩控制系统的建立：利用估计得到的定子磁链计算定子磁链幅值和电机电磁转矩，并与磁链幅值和电磁转矩的给定值相比较得到Δψ_s和ΔT，经比例积分PI控制器后得到参考电压矢量；

步骤3，转速与位置角的估计：将估计得到的转子磁链作为输入，利用归一化的锁相环位置观测器来解调转子磁链中包含的位置信息，得到电机位置角和转速；

步骤4，四维电压空间矢量调制：根据参考电压矢量U_α，U_β和U_z1z2，选择相邻的两个大矢量和与之同方向的两个中矢量来合成参考电压矢量，并计算四个有效矢量的占空比，合成PWM波；

步骤5，无位置传感器下电机直接转矩控制运行：将估计得到的转速作为反馈，与给定转速比较后，经比例积分控制器得到转矩给定值，建立以转速为外环，转矩为内环的双三相永磁电机调速系统。

2.根据权利要求1所述的双三相永磁电机无位置传感器直接转矩控制方法，其特征在于，步骤1的具体步骤包括：

双三相永磁电机在两相静止坐标系的电压方程可表示为

其中，U_α和U_β为αβ轴的电压，i_α和i_β为αβ轴的电流，ψ_sα和ψ_sβ为αβ轴的定子磁链，R_s为电机的定子电阻；

电机的磁链方程可表示为

其中，ψ_fα和ψ_fβ为转子磁链，L_s为电机定子电感；

因此，电机定子磁链和转子磁链可以进一步表示为

根据上式，观测器输入为电机αβ轴的电压和电流，观测器输出为αβ轴的定子磁链和转子磁链，G₃为反馈增益，G₁和G₂均为扰动观测器，可表示为

G₁(s)＝G₂(s)＝1-D(s)

其中，

由上式可知，D(s)可看成是一个陷波器，其中心频率为ω₀，带宽为ξ，同时，G₁和G₂具有相同的频率和带宽；

定子磁链和转子磁链的传递函数可以表示为

其中，u_αβ和i_αβ分别为αβ轴的电压和电流，ψ_sαβ和ψ_fαβ分别为αβ轴的定子磁链和转子磁链；设G₃＝k，根据劳斯判据，可知当kL_s时，系统是稳定的，根据传递函数可以分析出，该新型磁链观测器具有带通滤波器的特性，能够有效地抑制输入信号中的直流偏置、高频噪声，并且消除积分器初始值对于磁链观测的影响。

3.根据权利要求1所述的双三相永磁电机无位置传感器直接转矩控制方法，其特征在于，步骤2的具体步骤包括：

根据磁链观测器估计的定子磁链可以计算得到定子磁链的幅值，表示为

其中，|ψ_s|为定子磁链的幅值，θ_s为定子磁链角；

同时，计算得到电机的电磁转矩为

T_e＝3p_n(ψ_sαi_β-ψ_sβi_α)

其中，p_n为电机的极对数；

将计算的定子磁链幅值与电磁转矩与给定值进行比较即可得到Δψ_s和ΔT，经比例积分控制器后得到参考电压矢量U_d、U_q。