一种基于直接转矩控制的永磁同步电机定子磁链估计方法
【专利摘要】本文公开一种应用到永磁同步电机直接转矩控制系统的闭环磁链估计方法。利用实时采样测出的电压、电流信号，按照电压法磁链计算公式进行计算，得出初步估计磁链，然后将其与目标控制磁链作为输入量利用PI调节器进行动态闭环矫正，使其最终跟踪上目标控制磁链。其中直接转矩控制的给定控制磁链作为磁链估计器中的目标控制磁链幅值，利用位置传感器得出转子位置角，对该角度信息进行动态补偿，作为目标控制磁链的角度信息。通过对电压法磁链估计器的闭环调节，可以有效的消除其积分环节因直流偏置、积分初值造成的磁链计算偏差，精确地估计出真实磁链，在实际直接转矩控制系统中有很好的快速性、鲁棒性。
【专利说明】一种基于直接转矩控制的永磁同步电机定子磁链估计方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种永磁同步电机的磁链估计方法，尤其涉及一种基于直接转矩控制的永磁同步电机定子磁链估计方法。
【背景技术】
[0002]在电机动态控制领域当中，直接转矩控制技术以其快速、准确的控制性能，越来越多的应用到永磁同步电机、异步机以及其他一些新型电机当中。在直接转矩动态控制当中，两个直接控制对象是转矩和磁链，二者都是由电压、电流、位置信息等变化量以及电机参数计算出来，因为转矩是由磁链和其它参数计算得出，所以对两个控制对象的计算问题实质上就是对电机磁链的准确计算。
[0003]磁链计算方法一般可分为电压计算法和电流计算法。电压计算法较为简单，它是利用定子电压方程，通过积分器计算出来的；电流法是利用转子电压方程，经过变换代入，得出磁链计算方程。电压法理论模型简单，但是实际应用当中，却存在一些问题，如低速时定子电阻变化、积分初值、采样信号中的直流偏置等的影响。电流计算法也存在缺点，电流法较多的依赖电机参数，而电机运行当中，随着温度以及速度的变化，电机参数也会有一定变化，此外高速时受转子时间常数的影响，致使高速时电流法磁链计算不如电压法精确。根据电压法和电流法的特点，可以使用低速电流法、高速电压法的计算方式，通过滤波器实现二者的转换，但是这种方式较为复杂而且是以两种方法均能在其工作区域内，实现精确计算为前提的。众多学者根据电压法以及电流法的特点做出了许多改进方法，如加入低通滤波器法，高低通滤波器配合法、闭环矫正法，卡尔曼滤波器法等，这些方法都一定程度上提高了磁链估计的准确度，但是也带来一些问题，加滤波器方法可以消除初始积分误差，衰减直流偏置，但会带来相位幅值偏置，高低通滤波器配合可以使在低通滤波器的基础上一定程度上改观磁链估计效果，但是引入了较多的参数，闭环矫正法稳态时有着不错的效果，但在实际直接转矩控制系统当中，动态时直接转矩控制效果会和磁链计算效果相互影响，双重影响的结果使得整个控制系统很容易失去稳定性，加滤波器的磁链计算方式也会存在动态时效果较差的问题，卡尔曼滤波器一定程度上缓解了电流法的缺点，但无法避免磁链计算中对电机参数的依赖，这对于不同工况下电机参数变化较大的电机来说仍然会存在较大的计算误差，加入卡尔曼滤波器也需要相对复杂的计算。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提出一种基于直接转矩控制的永磁同步电机定子磁链估计方法，过对电压法磁链估计器的闭环调节，有效的消除其积分环节因直流偏置、积分初值造成的磁链计算偏差，精确地估计出真实磁链。
[0005]技术方案:一种基于直接转矩控制的永磁同步电机定子磁链估计方法，在初始控制周期计算磁链时，实时测得永磁同步电机的三相电压Ua、Ub、Uc，以及三相电流ia、ib、ic，将三相旋转坐标系下的所述电压和电流变换到α β坐标系的电压uα、uβ、电流iα、iβ ;在直接转矩控制系统一个控制周期内根据式(I)对所述电压Ua、ue进行积分计算，得到初步估计磁链死；、ψβ '
[0006]
【权利要求】
1.一种基于直接转矩控制的永磁同步电机定子磁链估计方法，其特征在于:在初始控制周期计算磁链时，实时测得永磁同步电机的三相电压^，以及三相电流1、1丨。，将三相旋转坐标系下的所述电压和电流变换到α β坐标系的电压Ua、ue、电流ia、ie ;在直接转矩控制系统一个控制周期内根据式(I)对所述电压ua、ue进行积分计算，得到初步估计磁链％、Ψβ:
2.根据权利要求1所述的一种永磁电机磁链估计方法，其特征在于，利用转子位置传感器得出直接转矩控制下电机的转子位置角Y，并对所述转子位置角Y进行闭环动态补偿后，得出所述目标控制磁链的定子磁链角Θ ;所述动态补偿计算如式(5)所示: Θ = Y + δ(5) 其中，Y为转子位置角；S为转矩角，对转子位置角的补偿角等于所述转矩角；所述转矩角计算如式(6)所示:
【文档编号】H02P27/12GK103731082SQ201410003662
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】程明, 李顺, 花为 申请人:东南大学