專利名稱：一種諧波電壓注入的多相感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交流電機(jī)系統(tǒng)調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及多相電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制，通過對(duì)基波、諧波空間各變量進(jìn)行有效控制，減小電機(jī)的磁飽和，提高了鐵心材料利用率和電機(jī)的功率密度。
背景技術(shù)：
本專利以五相感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)為例(也適用于任意多相感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng))， 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如

圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)主要由變壓器、不控整流、斬波電路、逆變器、感應(yīng)電機(jī)負(fù)載等組成。鑒于H橋型結(jié)構(gòu)中每個(gè)H橋?yàn)橐幌?，便于?shí)現(xiàn)諧波注入這一顯著優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的逆變器采用H橋型結(jié)構(gòu)。對(duì)于五相感應(yīng)電機(jī)來說，高次諧波(3次以上)空間對(duì)電機(jī)影響相對(duì)較小，只需考慮基波、三次諧波空間，則五相感應(yīng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩可以表示成如下形式
權(quán)利要求
1.一種諧波電壓注入的多相感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，將空間電壓矢量調(diào)制與直接轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合，解決傳統(tǒng)滯環(huán)開關(guān)表控制方法帶來的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、低速性能不佳等問題；通過對(duì)基波、三次諧波分別形成的轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈的控制，使得氣隙磁密波形為準(zhǔn)方波，可以有效地降低基波磁勢(shì)及磁密峰值，從而提高鐵心材料利用率和電機(jī)的功率也/又。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧波電壓注入的感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于， 采用基于定子磁鏈定向控制，利用轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的PI控制器，預(yù)測(cè)定子基波和三次諧波磁鏈，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)基波和諧波電壓的計(jì)算。最后，將參考電壓進(jìn)行空間矢量調(diào)制。該方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟包括第1步變頻器直流母線電壓Udc經(jīng)電壓傳感器采樣后，根據(jù)當(dāng)前各相開關(guān)信號(hào)\，&，Sc, SD, Se,確定各相輸出電壓 Ua = SaUDC, Ub = SbUDC, Uc = ScUDC, Ud = SdUDC, Ue = SeUdc ；輸出電壓經(jīng)Clarke變換后，計(jì)算α「β「α 3-β 3坐標(biāo)系下的定子電壓ua ls、uMs、ua 3s、u03s ；變頻器的輸出各相電流經(jīng)電流傳感器采樣后，通過坐標(biāo)系變換，計(jì)算出α 「α 3_β 3坐標(biāo)系下的定子電流ia Is、1 0 Is、1 a 3s、1 0 3s °第2步將定子電壓(ua ls、U0 ls、U a 3s、3s )、電流(i a Is、1 β Is、1 a 3s、1 β !Bs )輸入磁鏈和轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器，分別計(jì)算基波電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Tel和基波、三次諧波磁鏈ψα 3、ΨΜ3、ψα&、Ψ033。 第3步轉(zhuǎn)速由速度傳感器測(cè)出，并與給定轉(zhuǎn)速相減產(chǎn)生誤差信號(hào)，經(jīng)PI控制器得到參考轉(zhuǎn)矩參考轉(zhuǎn)矩Τ；) =^7；’與轉(zhuǎn)矩Tel誤差信號(hào)，經(jīng)PI控制器得到轉(zhuǎn)矩變化角Δ S1,進(jìn)一步得到基波參考磁鏈Ψ〗矢量角。第4步根據(jù)三次諧波與基波磁鏈的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定三次諧波參考磁鏈ψ:3幅值和相位。 第5步將各空間的實(shí)際磁鏈(Ψα 3、Ψα33> Ψ e3s)、參考磁鏈和輸出電流(ials、 “1^^“仏)，代入?yún)⒖茧妷河?jì)算式，求出定子參考電壓(<1,、從；、uaii, upis)ο第6步將定子參考電壓(<,,、‘、心、“；)，進(jìn)行空間矢量調(diào)制(SVM)，產(chǎn)生下一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)各相開關(guān)信號(hào)SA，SB, Sc, Sd, Se，獲得期望的SVM信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種諧波電壓注入的多相感應(yīng)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法。在多相電機(jī)系統(tǒng)中，通過非正弦電壓和電流供電，使得氣隙磁密波形為準(zhǔn)方波，可以降低基波磁勢(shì)及磁密峰值，從而提高鐵心材料利用率和電機(jī)的功率密度。多相電機(jī)采用電壓型變頻器驅(qū)動(dòng)時(shí)，隨著負(fù)載的變化，基波、諧波空間的電路阻抗也隨之改變，采用基波、諧波電壓恒比例控制，無法滿足氣隙磁密為方波控制要求。因此，在電壓型逆變器驅(qū)動(dòng)的多相電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)基波、諧波電壓幅值和相位的有效控制。本專利以五相集中整距繞組感應(yīng)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)為例(也適用于任意多相感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng))，采用將空間電壓矢量調(diào)制與直接轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合控制方案，通過對(duì)基波、三次諧波分別形成的轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈的控制，計(jì)算出基波、三次諧波參考電壓。該控制方法不僅實(shí)現(xiàn)了基波和諧波電壓的閉環(huán)控制，而且保證了基波與三次諧波磁鏈恒定的相位關(guān)系，達(dá)到了氣隙磁密波形為準(zhǔn)方波的控制要求。對(duì)諧波的有效控制，增大了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的魯棒性和動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能。
文檔編號(hào)H02P23/14GK102361433SQ201110323959
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者喬鳴忠, 張曉鋒, 朱鵬 申請(qǐng)人:喬鳴忠, 張曉鋒, 朱鵬