基于模型預(yù)測(cè)的雙凸極永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙凸極永磁同步電機(jī)的新型模型直接轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)控制方法，具體為：采集雙凸極永磁同步電機(jī)的定子電流和轉(zhuǎn)子角速度；分別在八組逆變器開(kāi)關(guān)矢量信號(hào)下，結(jié)合定子電流和轉(zhuǎn)子角速度，依據(jù)八種開(kāi)關(guān)狀態(tài)下電流變化量及微分量與電壓和電流之間的約束關(guān)系，預(yù)測(cè)出每種逆變器開(kāi)關(guān)矢量下一時(shí)刻的電機(jī)輸出電流；基于直接轉(zhuǎn)矩控制理論，進(jìn)一步預(yù)測(cè)每種逆變器開(kāi)關(guān)矢量下一時(shí)刻的機(jī)轉(zhuǎn)矩和電機(jī)磁鏈；以轉(zhuǎn)矩和磁鏈波動(dòng)總量最小為目標(biāo)，合理選擇出相關(guān)電壓矢量，實(shí)時(shí)控制逆變器工作。本發(fā)明能夠有效降低開(kāi)關(guān)頻率及損耗，并減小電機(jī)的力矩波動(dòng)。
【專利說(shuō)明】基于模型預(yù)測(cè)的雙凸極永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙凸極永磁同步電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于模型預(yù)測(cè)的雙凸極永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]早在20世紀(jì)50年代，雙凸極永磁同步電機(jī)(Doubly Salient Permanent MagnetSynchronous Machine,簡(jiǎn)稱DSPM)的概念就由Rauch和Johnson提出，但是由于受永磁材料(AlNiCo)磁性能的限制，DSPM相對(duì)電勵(lì)磁同步電機(jī)而言，具有體積龐大，功率因素和效率都較低，因此在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，其發(fā)展速度相對(duì)滯后。伴隨著第三代稀土永磁材料釹鐵硼(NdFeB)的出現(xiàn)，DSPM電機(jī)的研制得帶進(jìn)一步的發(fā)展。
[0003]隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，DSPM的研究不斷能深入，各種不同結(jié)構(gòu)的DSPM相繼被開(kāi)發(fā)出來(lái)。DSPM主要分為兩大類型:轉(zhuǎn)子永磁型和定子永磁型。轉(zhuǎn)子永磁型DSPM的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制作很困難，同時(shí)面臨散熱等問(wèn)題，迄今所受關(guān)注度較小。定子永磁型DSPM其定、轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)，永磁體放在定子側(cè)，而轉(zhuǎn)子只是硅鋼片的疊加，既無(wú)繞組也無(wú)永磁體，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容錯(cuò)能力強(qiáng)、散熱好，尤其適合高速運(yùn)行。由于定子采用集中式繞組，定子永磁型DSPM(以下統(tǒng)一簡(jiǎn)稱“DSPM”)還具有繞組端部短，同樣功率等級(jí)下，相對(duì)傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)，具有用銅量少，銅耗低，效率高等優(yōu)點(diǎn)(M.Cheng, K.T.Chau, and C.C.Chan, “Newsplit-winding doubly salient permanent magnet motor drive,，，IEEE Transactionson Aerospace and Electronic Systems, vol.39, n0.1, Jan.2003,pp.202-210)? DSPM一般多采用3相繞組結(jié)構(gòu)形式，實(shí)際外圍變頻器常使用2電平8開(kāi)關(guān)矢量驅(qū)動(dòng)方式。然而，DSPM相對(duì)傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)具有較高極對(duì)數(shù)，即在相同運(yùn)行速度下，其外圍驅(qū)動(dòng)逆變器具有較大的開(kāi)關(guān)頻率，因而面臨較大的開(kāi)關(guān)損耗。同時(shí)，DSPM采用方波電流驅(qū)動(dòng)，在實(shí)際中受開(kāi)關(guān)器件延遲的影響，其電流波形會(huì)發(fā)生一定畸變，尤其在低速范圍內(nèi)具有一定的諧波，增加了電機(jī)鐵耗和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。為解決上述問(wèn)題，可以在DSPM的運(yùn)行中，采用相應(yīng)的控制策略進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0004]當(dāng)前，DSPM的控制方法主要包括角度位移控制。該控制策略，可以提高DSPM在中等轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩和輸出功率，但是面臨電機(jī)動(dòng)態(tài)相應(yīng)慢、起動(dòng)或負(fù)載突變等工況下電流過(guò)沖較大、力矩波動(dòng)較大、速度平穩(wěn)度較差等缺點(diǎn)，迄今尚不能很精確控制和驅(qū)動(dòng)DSPM電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種基于模型預(yù)測(cè)的雙凸極永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制方法，其目的在于，有效降低逆變器的開(kāi)關(guān)頻率，減少DSPM的轉(zhuǎn)矩波`動(dòng)，解決了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制策略的控制誤差大、逆變器開(kāi)關(guān)頻率不固定(有時(shí)很高)、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大的問(wèn)題。
[0006]一種基于模型預(yù)測(cè)的雙凸極永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制方法，具體為:
[0007](I)對(duì)電機(jī)逆變器的開(kāi)關(guān)管狀態(tài)進(jìn)行組合，得到八組逆變器開(kāi)關(guān)矢量信號(hào)；[0008](2)在當(dāng)前時(shí)刻k，分別在每一組逆變器開(kāi)關(guān)矢量信號(hào)下，采集雙凸極永磁同步電機(jī)的定子電流^和轉(zhuǎn)子角速度ω P下標(biāo)P表示電機(jī)A、B、C相；
[0009](3)在每一組逆變器開(kāi)關(guān)矢量信號(hào)下，依據(jù)當(dāng)前定子電流ipk預(yù)測(cè)下一時(shí)刻k+l的
定子電流
【權(quán)利要求】
1.一種雙凸極永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，包括以下步驟: (1)對(duì)電機(jī)逆變器的開(kāi)關(guān)管狀態(tài)進(jìn)行組合，得到八組逆變器開(kāi)關(guān)矢量信號(hào)； (2)在當(dāng)前時(shí)刻k，分別在每一組逆變器開(kāi)關(guān)矢量信號(hào)下，采集雙凸極永磁同步電機(jī)的定子電流.<和轉(zhuǎn)子角速度ωρ下標(biāo)P表示電機(jī)A、B、C相； (3)在每一組逆變器開(kāi)關(guān)矢量信號(hào)下，依據(jù)當(dāng)前定子電流$預(yù)測(cè)下一時(shí)刻k+Ι的定子電
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙凸極永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，所述步驟(4)的具體實(shí)現(xiàn)方式為:求取使得成本函數(shù)
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙凸極永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，所述電磁轉(zhuǎn)矩給定參考值T:與磁鏈給定參考值:ψ:滿足如下關(guān)系:
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK103715961SQ201310700676
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】徐偉, 楊文武, 曲榮海, 吳震宇 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)