[发明专利]一种基于空间电压矢量预测的直接转矩控制方法

摘要

一种基于空间电压矢量预测的直接转矩控制方法，通过理论推导得出一种新的电压矢量的计算方法，减少PI调节器个数，用预测控制算法得到(k+1)时刻的磁链和转矩值，以此来消除一拍延时的问题。有效的减少了在对PI参数设定时的工作量，消除一拍延时，使系统具有更小的转矩波动。借助于预测算法消除一拍延时的影响，采用计算方法得到的x轴电压分量理论上可以是定子磁链达到无差拍控制效果，则进一步减小转矩波动，y轴电压分量通过PI调节器得到，可以保证系统在运行中达到转矩无静差的效果，从而可以消除由于电机参数变化而造成的静态误差问题。

主权项

1.一种基于空间电压矢量预测的直接转矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在k时刻，由控制系统对物理量进行采样，具体包括：电机转子电角速度ωe，转子位置角θ，第k时刻的电机ABC三相电流iA(k)、iB(k)和iC(k)，直流母线电压udc(k)；并求解ABC三相电流的d轴和q轴的电流分量id、iq；2)将转速误差Δωe通过PI调节器计算得到电磁转矩参考值Te*，将定子磁链参考值保持恒定为ψs*；3)利用电机离散预测模型，根据k时刻电机实际电流在d轴和q轴的电流分量id(k)、iq(k)和经过(k‑1)时刻计算的d轴和q轴的电压矢量Vd、Vq，以及k时刻电机转子电角速度ωe，得到(k+1)时刻在d轴和q轴的预测电流值id(k+1)、iq(k+1)，根据预测电流值id(k+1)和iq(k+1)，预测得到控制周期结束时在d轴和q轴的定子磁链分量ψd(k+1)，ψq(k+1)，从而预测得到在k时刻控制周期结束时定子磁链和电磁转矩ψs(k+1)，Te(k+1)；4)根据计算得到的电磁转矩参考值Te*、定子磁链参考值ψs*、电磁转矩Te(k+1)、定子磁链ψs(k+1)的值，计算k+1时刻的定子磁链误差和电磁转矩误差Δψs，ΔTe；5)将转矩误差ΔTe通过PI调节器计算得到电压矢量基于定子磁链定向的旋转坐标轴的y轴电压分量Vy(k+1)，然后通过对磁链误差进行计算得到电压矢量基于定子磁链定向的旋转坐标轴的x轴电压分量Vx(k+1)，其中x轴y轴是以定子磁链定向的旋转坐标轴；6)将旋转坐标轴的y轴电压分量Vy(k+1)和x轴电压分量Vx(k+1)通过坐标变换求出在固定轴α轴和固定轴β轴的电压分量Vα(k+1)和Vβ(k+1)，然后采用两电平SVPWM调制策略，根据在k时刻计算出的参考电压矢量在α轴和β轴的电压分量Vα(k+1)、Vβ(k+1)和转子位置角θ，计算驱动六桥臂逆变器的六路PWM脉冲的占空比，并获得六路PWM脉冲信号，在k+1时刻输出六路PWM脉冲信号作用于六桥臂逆变器，得到与所述的电压分量Vα(k+1)和Vβ(k+1)相对应的电压矢量，输出相对应的电压矢量作用于电机，同时在k+1时刻返回步骤1，循环运行。