[发明专利]基于新型脉宽调制的五相永磁容错电机直接转矩控制方法

摘要

本发明公开了一种基于新型脉宽调制的五相永磁容错电机直接转矩控制方法，包括以下主要步骤：该电机经过坐标变换得到两相静止坐标系下的电流和电压分量；经PI调节器得到给定转矩(或通过本发明提出的初始定位方法后直接给定转矩)；利用改进的“电压法”估测磁链，由零序电压谐波注入式脉宽调制模块得到电压调制比，发出五相PWM波，对电机的转矩和磁链实现更加准确、平滑的控制。相比于传统DTC，可在保持动态响应性能不变的条件下，有效减小电机的转矩和磁链脉动，并大幅降低相电流的三次谐波含量；相比于采用SVPWM技术的SVM-DTC，无需进行扇区判断和电压矢量夹角的三角函数运算，计算过程得到很大程度的简化，同时消除了计算三角函数而带来的计算误差。

主权项

一种基于新型脉宽调制的五相永磁容错电机直接转矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，五相定子电流i_a、i_b、i_c、i_d及i_e由电流霍尔传感器采集后，经Clark坐标变换后得到两相静止坐标系下的电流分量i_α和i_β；由电压采样单元得到的母线电压U_dc和逆变器的开关状态S_a、S_b、S_c、S_d、S_e，分别计算得到五相定子相电压U_A、u_B、u_C、u_D、u_E并经Clark变换后得到两相静止坐标系下的u_α和u_β；第二步，利用光电编码盘获得五相永磁容错电机的转子位置角θ_r，并由此计算出电机的实时转速ω_m，与给定转速ω_m^*做差经过PI调节器得到给定转矩T_e^*；或者去掉转速PI环节，通过通入(1，0，0，0，0)的电压矢量，且各相占空比设为0.65来实现永磁容错电机的可靠初始定位，然后直接给定转矩指令T_e^*；第三步，通过第一步得到的i_α和i_β以及u_α和u_β，利用改进的“电压法”(带幅值限制的改进型积分器)估测磁链，具体表达式为：$\left\{\begin{array}{c}{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{\α}}=\frac{1}{s+{\mathrm{\ω}}_c}(u_{\mathrm{\α}}-i_{\mathrm{\α}}{R}_s)+\frac{{\mathrm{\ω}}_c}{s+{\mathrm{\ω}}_c}{z}_{\mathrm{\α}}\\ {\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{\β}}=\frac{1}{s+{\mathrm{\ω}}_c}(u_{\mathrm{\β}}-i_{\mathrm{\β}}{R}_s)+\frac{{\mathrm{\ω}}_c}{s+{\mathrm{\ω}}_c}{z}_{\mathrm{\β}}\end{array}\right.$式中，和表示经带幅值限制的改进型积分器观测出的第k次的定子磁链分量；R_s表示定子电阻；z_α和z_β为经过幅值限制环节后的磁链分量幅值；在两相静止坐标系下，根据公式计算出本次实时估测的电磁转矩转矩T_e；第四步，利用之前步骤得到的各量，由参考磁链误差计算模块以及空间电压估算模块计算出空间电压矢量在α轴和β轴的分量；第五步，将电压估算模块得到的U_sα和U_sβ，由零序电压谐波注入式脉宽调制模块处理后，发出五相PWM波，对电机的转矩和磁链实现更加准确、平滑的控制。