一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法与流程

本发明涉及电机控制，特别涉及一种基于优化虚拟电压合成的双三相电机直接转矩控制方法。

背景技术：

1、多相永磁电机因其可靠性高、功率小、转矩脉动小等优点，在许多应用中取代了传统的三相永磁电机。国内外目前针对双三相直接转矩控制存在的问题，提出了一些改进的直接转矩策略用于提高双三相电机的控制性能。主要的技术方案有采用虚拟电压矢量以及引入占空比调制的方法实现减小谐波电流和转矩脉动。但现有的双三永磁同步电机的虚拟电压的选取一般选取12个虚拟电压，将电压平面分为12个扇区，虽然能够细化电压选取，但是会增加计算量，降低了电机的控制效率。因此如何在保证消除谐波平面的谐波电流的前提下快速获得所需控制电压是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于优化虚拟电压合成的双三相电机直接转矩控制方法，在引入虚拟电压矢量的同时优化虚拟电压矢量的合成方法，使得能够在减小谐波电流的同时快速得到目标电压。下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明做铺垫。

2、根据本发明实施例的第一方面，提供了一种基于优化虚拟电压合成的双三相电机直接转矩控制方法。

3、根据传统的虚拟电压矢量合成方法求出12个基础虚拟电压，在其中12个虚拟电压里按奇偶选取6个边界虚拟电压矢量；根据6个边界虚拟电压矢量将平面分为6个扇区；根据所得参考电压矢量的角度判断其所在扇区，根据所在扇区获得两个边界虚拟电压矢量；根据两个边界电压矢量，再结合零矢量，在一个周期内通过作用三个矢量不同的时间便可得出一个临时虚拟电压矢量。

4、可选的，根据所述参考电压角度，判断所在扇区的步骤中，具体获得参考电压角度的方法步骤如下：将参考电压进行坐标转换

5、

6、其中vd、vq为基波平面d-q坐标系中的电压参考值；vα、vβ为基波平面α-β坐标系中的电压参考值。

7、参考电压在α-β平面中的角度表示为：

8、

9、判断θr所属扇区，获得两个边界虚拟电压矢量vvs和vvq，其中q＝s+1，s为扇区号。

10、参考电压矢量可表示为：vr＝vα+jvβ

11、可选的，根据所述参考电压矢量在扇区的相对角度θr1可通过θr1＝θr-θs求得，其中θs为边间虚拟电压矢量的初始角度。

12、可选的根据所述的一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其方法在于所述两个边界虚拟电压矢量的作用比例即为每个扇区所占的角度。

13、可选的，根据所述的两个基础虚拟电压矢量及作用比例，获得临时电压矢量vt，其中vt＝(1-η)vvs+ηvvq，计算临时电压矢量在一个采样周期内的占空比，剩余时间由零矢量v0补充。

14、可选的，根据所述的临时电压矢量vt在一个采样周期内的占空比可由下公式获得：其中ts为采样周期，占空比σ的范围为0≤σ≤1，sv和s0分别是vt和v0作用时的iq电流斜率。

15、可选的，根据所述的一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其方法在于所述所需电压矢量vn可由以下公式获得：

16、vn＝ts·σ[(1-η)vvs+ηvvq]+ts·(1-σ)v0

技术特征：

1.一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其方法在于，根据所述参考电压角度，判断所在扇区的步骤中，具体获得参考电压角度的方法步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其方法在于所述参考电压矢量在扇区的相对角度θr1可通过θr1＝θr-θs求得，其中θs为边间虚拟电压矢量的初始角度。

4.根据权利要求3所述的一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其方法在于所述两个边界虚拟电压矢量的作用比例γ＝60°即为每个扇区所占的角度。

5.根据权利要求4所述的一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其方法在于所述根据两个基础虚拟电压矢量及作用比例，获得临时电压矢量vt，其中vt＝(1-η)vvs+ηvvq，计算临时电压矢量在一个采样周期内的占空比，剩余时间由零矢量v0补充。

6.根据权利要求5所述的一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其方法在于所述临时电压矢量vt在一个采样周期内的占空比可由下公式获得：其中ts为采样周期，占空比σ的范围为0≤σ≤1，sv和s0分别是vt和v0作用时的iq电流斜率。

7.根据权利要求6所述的一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，其方法在于所述所需电压矢量vn可由以下公式获得：

技术总结
本发明属于电机技术领域，具体为一种双三相永磁同步电机直接转矩控制中的优化虚拟电压合成的方法，包括以下步骤：传统的电压矢量调制方法得到12个基础虚拟电压矢量，优化后的方法将虚拟电压矢量平面进行重新分区；12个基础虚拟电压矢量(＝1～12)，按的奇偶进行分组，即1‑3、3‑5、5‑7、7‑9、9‑11、11‑1，共分为六组，即分为6个扇区，每个扇区夹角为60°，边界虚拟电压矢量为～，在计算任意电压时只需要计算扇区边界虚拟电压矢量后再根据实际电压值便可判断出实际电压所在的扇区位置，根据虚拟电压矢量在该扇区中的相对角度，确定两个边界虚拟电压矢量的作用比例以及零矢量的作用时间。在此基础上结合直接转矩控制方法，直接转矩控制是通过控制定子磁链的幅值不变，改变定子磁链的运动来改变转矩角的大小，从而实现对电磁转矩的控制，最终转化为对电压矢量对磁链的控制。

技术研发人员：张东
受保护的技术使用者：海安智鹏自动化科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/5