专利名称：一种谐波电压注入的多相感应电机直接转矩控制方法
技术领域：
本发明属于交流电机系统调速技术领域，具体涉及多相电机直接转矩控制，通过对基波、谐波空间各变量进行有效控制，减小电机的磁饱和，提高了铁心材料利用率和电机的功率密度。
背景技术：
本专利以五相感应电机变频调速系统为例(也适用于任意多相感应电机系统)， 系统结构如
图1所示。整个系统主要由变压器、不控整流、斩波电路、逆变器、感应电机负载等组成。鉴于H桥型结构中每个H桥为一相，便于实现谐波注入这一显著优点，驱动电机的逆变器采用H桥型结构。对于五相感应电机来说，高次谐波(3次以上)空间对电机影响相对较小，只需考虑基波、三次谐波空间，则五相感应电机电磁转矩可以表示成如下形式
权利要求
1.一种谐波电压注入的多相感应电机直接转矩控制方法，其特征在于，将空间电压矢量调制与直接转矩控制相结合，解决传统滞环开关表控制方法带来的转矩脉动、低速性能不佳等问题；通过对基波、三次谐波分别形成的转矩与定子磁链的控制，使得气隙磁密波形为准方波，可以有效地降低基波磁势及磁密峰值，从而提高铁心材料利用率和电机的功率也/又。
2.根据权利要求1所述的谐波电压注入的感应电机直接转矩控制方法，其特征在于， 采用基于定子磁链定向控制，利用转速和转矩闭环的PI控制器，预测定子基波和三次谐波磁链，进一步实现对基波和谐波电压的计算。最后，将参考电压进行空间矢量调制。该方法的具体实现步骤包括第1步变频器直流母线电压Udc经电压传感器采样后，根据当前各相开关信号\，&，Sc, SD, Se,确定各相输出电压 Ua = SaUDC, Ub = SbUDC, Uc = ScUDC, Ud = SdUDC, Ue = SeUdc ；输出电压经Clarke变换后，计算α「β「α 3-β 3坐标系下的定子电压ua ls、uMs、ua 3s、u03s ；变频器的输出各相电流经电流传感器采样后，通过坐标系变换，计算出α 「α 3_β 3坐标系下的定子电流ia Is、1 0 Is、1 a 3s、1 0 3s °第2步将定子电压(ua ls、U0 ls、U a 3s、3s )、电流(i a Is、1 β Is、1 a 3s、1 β !Bs )输入磁链和转矩观测器，分别计算基波电流产生的转矩Tel和基波、三次谐波磁链ψα 3、ΨΜ3、ψα&、Ψ033。 第3步转速由速度传感器测出，并与给定转速相减产生误差信号，经PI控制器得到参考转矩参考转矩Τ；) =^7；’与转矩Tel误差信号，经PI控制器得到转矩变化角Δ S1,进一步得到基波参考磁链Ψ〗矢量角。第4步根据三次谐波与基波磁链的对应关系，确定三次谐波参考磁链ψ:3幅值和相位。 第5步将各空间的实际磁链(Ψα 3、Ψα33> Ψ e3s)、参考磁链和输出电流(ials、 “1^^“仏)，代入参考电压计算式，求出定子参考电压(<1,、从；、uaii, upis)ο第6步将定子参考电压(<,,、‘、心、“；)，进行空间矢量调制(SVM)，产生下一个开关周期内各相开关信号SA，SB, Sc, Sd, Se，获得期望的SVM信号。
全文摘要
本发明公开了一种谐波电压注入的多相感应电机直接转矩控制方法。在多相电机系统中，通过非正弦电压和电流供电，使得气隙磁密波形为准方波，可以降低基波磁势及磁密峰值，从而提高铁心材料利用率和电机的功率密度。多相电机采用电压型变频器驱动时，随着负载的变化，基波、谐波空间的电路阻抗也随之改变，采用基波、谐波电压恒比例控制，无法满足气隙磁密为方波控制要求。因此，在电压型逆变器驱动的多相电机直接转矩控制系统中，必须实现对基波、谐波电压幅值和相位的有效控制。本专利以五相集中整距绕组感应电机变频调速系统为例(也适用于任意多相感应电机系统)，采用将空间电压矢量调制与直接转矩控制相结合控制方案，通过对基波、三次谐波分别形成的转矩与定子磁链的控制，计算出基波、三次谐波参考电压。该控制方法不仅实现了基波和谐波电压的闭环控制，而且保证了基波与三次谐波磁链恒定的相位关系，达到了气隙磁密波形为准方波的控制要求。对谐波的有效控制，增大了电机的输出转矩，同时也提高了系统的鲁棒性和动稳态性能。
文档编号H02P23/14GK102361433SQ201110323959
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者乔鸣忠, 张晓锋, 朱鹏 申请人:乔鸣忠, 张晓锋, 朱鹏