一種改善轉(zhuǎn)矩及磁鏈性能的矩陣變換器直接轉(zhuǎn)矩控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種改善轉(zhuǎn)矩及磁鏈性能的矩陣變換器直接轉(zhuǎn)矩控制方法，步驟包括（1）建立MC-PMSM系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩、磁鏈評(píng)價(jià)函數(shù)集；（2）根據(jù)MC-PMSM系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩、磁鏈評(píng)價(jià)函數(shù)集，建立MC主從矢量開(kāi)關(guān)表；（3）根據(jù)MC主從矢量開(kāi)關(guān)表選出主從矢量，并計(jì)算主從矢量占空比；（4）根據(jù)主從矢量占空比的計(jì)算結(jié)果對(duì)主從矢量占空比進(jìn)行約束，并作用于電機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明提出了主控、從屬矢量調(diào)制策略及相應(yīng)的約束方法，可實(shí)現(xiàn)MC多矢量間的合理配合；可以有效抑制MC輸出側(cè)的轉(zhuǎn)矩及磁鏈波動(dòng)。本發(fā)明適用于由矩陣變換器饋電的永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種改善轉(zhuǎn)矩及磁鏈性能的矩陣變換器直接轉(zhuǎn)矩控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率變換器控制領(lǐng)域，具體涉及采用直接轉(zhuǎn)矩控制的矩陣變換器-永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能改善方法。
【背景技術(shù)】
[0002]矩陣變換器(matrix converter, MC)驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)(permanent magnetsynchronous motor, PMSM)系統(tǒng)具有體積小、效率高、諧波污染小、能量雙向流動(dòng)等優(yōu)勢(shì),極
具發(fā)展前景。
[0003]直接轉(zhuǎn)矩控制(direct torque control, DTC)于1986年提出，早期用于控制由電壓型逆變器(voltage source inverse, VSI)饋電的感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不依賴(lài)電機(jī)參數(shù)及無(wú)需旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換等優(yōu)勢(shì)，但存在轉(zhuǎn)矩、磁鏈波動(dòng)過(guò)大和開(kāi)關(guān)頻率不固定的缺陷。針對(duì)上述缺陷，學(xué)者們提出多種改進(jìn)型DTC算法。隨著MC控制調(diào)制技術(shù)的不斷成熟，2001年，外國(guó)學(xué)者建立了 MC開(kāi)關(guān)表，成功將DTC應(yīng)用于由MC饋電的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中。但由于MC-DTC采用與VS1-DTC類(lèi)似的滯環(huán)比較器和電壓矢量選擇表的控制結(jié)構(gòu)，使得電機(jī)系統(tǒng)也不可避免存在轉(zhuǎn)矩、磁鏈波動(dòng)過(guò)大和開(kāi)關(guān)頻率不固定的問(wèn)題。
[0004]為解決上述問(wèn)題，有些學(xué)者針對(duì)MC多矢量特性開(kāi)展研究，改進(jìn)滯環(huán)比較器及開(kāi)關(guān)表。如:根據(jù)幅值細(xì)分MC有效電壓矢量為大、小矢量，采用五級(jí)轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器選擇電壓矢量。研究表明，這類(lèi)方法保持了 DTC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等固有優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制效果良好，但存在開(kāi)關(guān)頻率不固定的缺陷。將空間矢量調(diào)制技術(shù)與DTC策略相結(jié)合，一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。此類(lèi)方法利用PI控制器、無(wú)差拍控制器等來(lái)取代傳統(tǒng)DTC中的滯環(huán)比較器，通過(guò)空間矢量調(diào)制的方法輸出所需電壓矢量。由于空間矢量調(diào)制技術(shù)可產(chǎn)生任意方向和大小的電壓矢量，因此這類(lèi)方法可消除原滯環(huán)控制帶來(lái)的影響，改善系統(tǒng)性能，但是通常需要旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換且計(jì)算量大。還有一類(lèi)改進(jìn)策略采用占空比控制，即將常規(guī)直接轉(zhuǎn)矩控制中的單矢量控制改為有效電壓矢量與零矢量控制，通過(guò)調(diào)節(jié)有效電壓矢量的作用時(shí)間，達(dá)到減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的目的。該方法較常規(guī)直接轉(zhuǎn)矩控制，僅增加占空比計(jì)算環(huán)節(jié)，因此在改善系統(tǒng)性能的同時(shí)可保持控制結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單和易實(shí)現(xiàn)性。但由于這種占空比控制方法只能產(chǎn)生方向固定，幅值不一的電壓矢量，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)定子磁鏈的有效調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為改善傳統(tǒng)MC-DTC的轉(zhuǎn)矩和磁鏈性能，獲得固定開(kāi)關(guān)頻率，本發(fā)明提供一種改善轉(zhuǎn)矩及磁鏈性能的矩陣變換器直接轉(zhuǎn)矩控制方法，建立了 MC-PMSM系統(tǒng)評(píng)價(jià)函數(shù)集，并根據(jù)MC有效矢量的控制特點(diǎn)，將其劃分為主控矢量和從屬矢量，采用雙有效矢量的占空比控制策略。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種改善轉(zhuǎn)矩及磁鏈性能的矩陣變換器直接轉(zhuǎn)矩控制方法，包括以下步驟:
[0007]步驟一、建立MC-PMSM系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩、磁鏈評(píng)價(jià)函數(shù)集:[0008]建立空間旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系x-y,且將定子磁鏈Ws定位在X軸上，則永磁同步電機(jī)定子電壓方程為:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種改善轉(zhuǎn)矩及磁鏈性能的矩陣變換器直接轉(zhuǎn)矩控制方法，包括以下步驟: 步驟一、建立MC-PMSM系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩、磁鏈評(píng)價(jià)函數(shù)集: 建立空間旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系χ-y，且將定子磁鏈Ψ3定位在X軸上，則永磁同步電機(jī)定子電壓方程為:
【文檔編號(hào)】H02P25/02GK103944471SQ201410130933
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】夏長(zhǎng)亮, 趙家欣, 閻彥, 史婷娜 申請(qǐng)人:天津大學(xué)