一种改善转矩及磁链性能的矩阵变换器直接转矩控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善转矩及磁链性能的矩阵变换器直接转矩控制方法，步骤包括（1）建立MC-PMSM系统转矩、磁链评价函数集；（2）根据MC-PMSM系统转矩、磁链评价函数集，建立MC主从矢量开关表；（3）根据MC主从矢量开关表选出主从矢量，并计算主从矢量占空比；（4）根据主从矢量占空比的计算结果对主从矢量占空比进行约束，并作用于电机系统。本发明提出了主控、从属矢量调制策略及相应的约束方法，可实现MC多矢量间的合理配合；可以有效抑制MC输出侧的转矩及磁链波动。本发明适用于由矩阵变换器馈电的永磁同步电机调速系统。
【专利说明】一种改善转矩及磁链性能的矩阵变换器直接转矩控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于驱动电机的功率变换器控制领域，具体涉及采用直接转矩控制的矩阵变换器-永磁同步电机调速系统的性能改善方法。
【背景技术】
[0002]矩阵变换器(matrix converter, MC)驱动的永磁同步电机(permanent magnetsynchronous motor, PMSM)系统具有体积小、效率高、谐波污染小、能量双向流动等优势,极
具发展前景。
[0003]直接转矩控制(direct torque control, DTC)于1986年提出，早期用于控制由电压型逆变器(voltage source inverse, VSI)馈电的感应电机调速系统,具有结构简单、不依赖电机参数及无需旋转坐标变换等优势，但存在转矩、磁链波动过大和开关频率不固定的缺陷。针对上述缺陷，学者们提出多种改进型DTC算法。随着MC控制调制技术的不断成熟，2001年，外国学者建立了 MC开关表，成功将DTC应用于由MC馈电的电机调速系统中。但由于MC-DTC采用与VS1-DTC类似的滞环比较器和电压矢量选择表的控制结构，使得电机系统也不可避免存在转矩、磁链波动过大和开关频率不固定的问题。
[0004]为解决上述问题，有些学者针对MC多矢量特性开展研究，改进滞环比较器及开关表。如:根据幅值细分MC有效电压矢量为大、小矢量，采用五级转矩滞环比较器选择电压矢量。研究表明，这类方法保持了 DTC结构简单等固有优势，转矩波动抑制效果良好，但存在开关频率不固定的缺陷。将空间矢量调制技术与DTC策略相结合，一直是国内外的研究热点。此类方法利用PI控制器、无差拍控制器等来取代传统DTC中的滞环比较器，通过空间矢量调制的方法输出所需电压矢量。由于空间矢量调制技术可产生任意方向和大小的电压矢量，因此这类方法可消除原滞环控制带来的影响，改善系统性能，但是通常需要旋转坐标变换且计算量大。还有一类改进策略采用占空比控制，即将常规直接转矩控制中的单矢量控制改为有效电压矢量与零矢量控制，通过调节有效电压矢量的作用时间，达到减小转矩波动的目的。该方法较常规直接转矩控制，仅增加占空比计算环节，因此在改善系统性能的同时可保持控制结构的简单和易实现性。但由于这种占空比控制方法只能产生方向固定，幅值不一的电压矢量，因此无法实现定子磁链的有效调节。
【发明内容】
[0005]为改善传统MC-DTC的转矩和磁链性能，获得固定开关频率，本发明提供一种改善转矩及磁链性能的矩阵变换器直接转矩控制方法，建立了 MC-PMSM系统评价函数集，并根据MC有效矢量的控制特点，将其划分为主控矢量和从属矢量，采用双有效矢量的占空比控制策略。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明一种改善转矩及磁链性能的矩阵变换器直接转矩控制方法，包括以下步骤:
[0007]步骤一、建立MC-PMSM系统转矩、磁链评价函数集:[0008]建立空间旋转坐标系x-y,且将定子磁链Ws定位在X轴上，则永磁同步电机定子电压方程为:
[0009]
【权利要求】
1.一种改善转矩及磁链性能的矩阵变换器直接转矩控制方法，包括以下步骤: 步骤一、建立MC-PMSM系统转矩、磁链评价函数集: 建立空间旋转坐标系χ-y，且将定子磁链Ψ3定位在X轴上，则永磁同步电机定子电压方程为:
【文档编号】H02P25/02GK103944471SQ201410130933
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】夏长亮, 赵家欣, 阎彦, 史婷娜 申请人:天津大学