基于空间矢量的三相感应电机直接转矩控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电机调控技术领域，特别涉及了基于空间矢量的三相感应电机直 接转矩控制系统。
【背景技术】
[0002] 三相感应电机具有成本低、环境适应性强等优点，在很多领域得到了推广应用。随 着三相感应电机的广泛运用，对三相感应电机的控制技术也提出了更高的要求。
[0003]目前常用的三相感应电机的控制方式是直接转矩控制方式，它具有良好的动态性 能，是一种较好的三相感应电机调速控制方式。然而，传统的直接转矩控制方式由于稳态转 矩脉动较强，存在很多谐波，对三相感应电机会造成很大损害。 【实用新型内容】
[0004] 为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本实用新型旨在提供基于空间矢量的三 相感应电机直接转矩控制系统，削弱稳态转矩脉动，有效抑制谐波，减小对三相感应电机的 损害。
[0005] 为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：
[0006] 基于空间矢量的三相感应电机直接转矩控制系统，其特征在于：包括PffM控制器、 速度调节器、电流/电压检测电路、坐标变换模块、磁链/转矩观测器、转速传感器、三相桥 式逆变器以及第一~第三比较器；所述转速传感器的输入端和电流/电压检测电路的输入 端分别连接三相感应电机，转速传感器的输出端连接第一比较器的负输入端，第一比较器 的正输入端输入给定转速信号，第一比较器的输出端连接速度调节器的输入端，速度调节 器的输出端连接第二比较器的正输入端，电流/电压检测电路的输出端经坐标变换模块与 磁链/转矩观测器的输入端连接，第二比较器的负输入端和第三比较器的负输入端分别连 接磁链/转矩观测器的输出端，第三比较器的正输入端输入给定磁链信号，第二比较器的 输出端、第三比较器的输出端、磁链/转矩观测器的输出端分别连接PWM控制器的输入端， PWM控制器的输出端连接三相桥式逆变器中6个开关管的门极，控制三相桥式逆变器向三 相感应电机输出交流电信号。
[0007] 其中，上述速度调节器采用PI调节器。
[0008] 其中，上述三相桥式逆变器的6个开关管均为IGBT。
[0009] 其中，上述PffM控制器、速度调节器、第一~第三比较器、坐标变换模块和磁链/转 矩观测器集成在一片DSP处理器上。
[0010] 其中，上述DSP处理器的型号为DSP28335。
[0011] 采用上述技术方案带来的有益效果：
[0012] 本实用新型与传统的单矢量控制系统不同，在单矢量控制的基础上加入一对大小 相等、方向相反的控制矢量，多矢量组合来控制电机，能够削弱稳态转矩脉动，有效抑制谐 波，减小对三相感应电机的损害。
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型的系统结构框图；
[0014] 图2是本实用新型中三相桥式逆变器的结构图；
[0015] 图3是本实用新型矢量扇形分布图。
【具体实施方式】
[0016] 以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0017] 如图1所示本实用新型的系统结构框图，基于空间矢量的三相感应电机直接转矩 控制系统，其特征在于：包括PWM控制器、速度调节器、电流/电压检测电路、坐标变换模块、 磁链/转矩观测器、转速传感器、三相桥式逆变器以及第一~第三比较器；所述转速传感器 的输入端和电流/电压检测电路的输入端分别连接三相感应电机，转速传感器的输出端连 接第一比较器的负输入端，第一比较器的正输入端输入给定转速信号，第一比较器的输出 端连接速度调节器的输入端，速度调节器的输出端连接第二比较器的正输入端，电流/电 压检测电路的输出端经坐标变换模块与磁链/转矩观测器的输入端连接，第二比较器的负 输入端和第三比较器的负输入端分别连接磁链/转矩观测器的输出端，第三比较器的正输 入端输入给定磁链信号，第二比较器的输出端、第三比较器的输出端、磁链/转矩观测器的 输出端分别连接PWM控制器的输入端，PWM控制器的输出端连接三相桥式逆变器中6个开 关管的门极，控制三相桥式逆变器向三相感应电机输出交流电信号。
[0018] 在本实施例中，速度调节器采用PI调节器。三相桥式逆变器的6个开关管均为 IGBT0
[0019] 在本实施例中，PffM控制器、速度调节器、第一~第三比较器、坐标变换模块和磁链 /转矩观测器集成在一片DSP处理器上。DSP处理器的型号为DSP28335。
[0020] 本实用新型的工作原理：
[0021] (1)电流/电压检测电路检测三相感应电机的定子电流、电压信号；
[0022] (2)坐标变换模块将三相静止坐标系下的电流信号ia、ib、i/变换为两相静止坐标 系下电流信号i。、ie、i。e<：，将三相静止坐标系下的电压信号ua、ub、u。变换为两相静止坐标 系下电压信号Ua、Up、Uap。：
[0024] 其中，iap。、uap。分别为零轴电流和零轴电压，C3/2为坐标变换矩阵；
[0025] (3)磁链/转矩观测器根据变换后的电流、电压信号计算定子磁链和转矩：
[0028] 其中，为定子磁链，T为转矩，RS为定子阻抗，np为极对数；
[0029] (4)根据计算出的定子磁链计算磁链角度9 :
[0033] 其中，0即为磁链角度；
[0034] (5)转速传感器采集三相感应电机的实际转速，通过第一比较器将给定转速与实 际转速的差值输入速度调节器，得到目标转矩；
[0035] (6)分别通过第二、第三比较器将给定磁链与实际磁链的差值、目标转矩与实 际转矩的差值TJt入PffM控制器；
[0036] (7)PffM控制器根据磁链所在扇区向三相桥式逆变器输出控制矢量，控制三相桥式 逆变器导通状态。矢量扇区的分布如图3所示，以磁链在I扇区为例，根据传统直接转矩控 制方法，所求得的矢量是V6，本实用新型改进的方法是在单矢量^基础上加入一对大小相 等、方向相反的矢量v3、V4，将矢量v6、v3、V4组合后控制三相桥式逆变器的导通状态。完整 的6个扇区的矢量选择如表1所示。
[0037] 表 1
[0039] 其中，
[0040] 矢量V1对应的三相桥式逆变器的导通状态：a相下桥臂导通、b相下桥臂导通、c相 上桥臂导通；
[0041] 矢量V2对应的三相桥式逆变器的导通状态：a相下桥臂导通、b相上桥臂导通、c相 下桥臂导通；
[0042] 矢量V3对应的三相桥式逆变器的导通状态：a相下桥臂导通、b相上桥臂导通、c相 上桥臂导通；
[0043] 矢量V4对应的三相桥式逆变器的导通状态：&相上桥臂导通、b相下桥臂导通、c相 下桥臂导通；
[0044] 矢量V5对应的三相桥式逆变器的导通状态：a相上桥臂导通、b相下桥臂导通、c相 上桥臂导通；
[0045] 矢量V6对应的三相桥式逆变器的导通状态：a相上桥臂导通、b相上桥臂导通、c相 下桥臂导通。
[0046] 以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范 围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实 用新型保护范围之内。
【主权项】
1. 基于空间矢量的三相感应电机直接转矩控制系统，其特征在于：包括PffM控制器、速 度调节器、电流/电压检测电路、坐标变换模块、磁链/转矩观测器、转速传感器、三相桥式 逆变器以及第一~第三比较器；所述转速传感器的输入端和电流/电压检测电路的输入端 分别连接三相感应电机，转速传感器的输出端连接第一比较器的负输入端，第一比较器的 正输入端输入给定转速信号，第一比较器的输出端连接速度调节器的输入端，速度调节器 的输出端连接第二比较器的正输入端，电流/电压检测电路的输出端经坐标变换模块与磁 链/转矩观测器的输入端连接，第二比较器的负输入端和第三比较器的负输入端分别连接 磁链/转矩观测器的输出端，第三比较器的正输入端输入给定磁链信号，第二比较器的输 出端、第三比较器的输出端、磁链/转矩观测器的输出端分别连接PffM控制器的输入端，PffM 控制器的输出端连接三相桥式逆变器中6个开关管的门极，控制三相桥式逆变器向三相感 应电机输出交流电信号。2. 根据权利要求1所述基于空间矢量的三相感应电机直接转矩控制系统，其特征在 于：所述速度调节器采用PI调节器。3. 根据权利要求1所述基于空间矢量的三相感应电机直接转矩控制系统，其特征在 于：所述三相桥式逆变器的6个开关管均为IGBT。4. 根据权利要求1所述基于空间矢量的三相感应电机直接转矩控制系统，其特征在 于：所述PffM控制器、速度调节器、第一~第三比较器、坐标变换模块和磁链/转矩观测器集 成在一片DSP处理器上。5. 根据权利要求4所述基于空间矢量的三相感应电机直接转矩控制系统，其特征在 于：所述DSP处理器的型号为DSP28335。
【专利摘要】本实用新型公开了基于空间矢量的三相感应电机直接转矩控制系统，包括PWM控制器、速度调节器、电流/电压检测电路、坐标变换模块、磁链/转矩观测器、转速传感器、三相桥式逆变器以及第一～第三比较器。本实用新型与传统的单矢量控制系统不同，在单矢量控制的基础上加入一对大小相等、方向相反的控制矢量，多矢量组合来控制电机，能够削弱稳态转矩脉动，有效抑制谐波，减小对三相感应电机的损害。
【IPC分类】H02P21/13, H02P25/02
【公开号】CN204886775
【申请号】CN201520652692
【发明人】余莉, 谢红飞, 刘晓青, 芮元栋, 孙加伟
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月26日