一种基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制方法，在直流无刷电机运行过程中，通过转速、电流传感器检测出直流无刷电机的转速ωr和定子电流Is，经转矩、磁链计算模块得到定子磁链ψs和电磁转矩Te；将Te送入最优损耗效率优化控制器，得出定子磁链最优值ψsref；将ψsref、ψs作比较，得出Δψs＝ψsref-ψs；将实际转速ωr与给定转速作比较，得出Δωr经速度调节器得出参考电磁转矩与Te比较得出将ψs送入定子磁链扇区辨别器，将Δψs、ΔTe分别送入滞环调节器，得出开关状态选择表所需参数，即电磁转矩状态变量ST、定子磁通状态变量Sψ、转矩角θ，再经开关状态选择表得出最小损耗模式下的最佳开关状态，经由逆变器控制直流无刷电机。
【专利说明】一种基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制方法。
【背景技术】
[0002] 由于直流无刷电机所展现的优点逐步被认同并且受到青睐，国内外的一些专家在 研究直流无刷电机本体以及控制策略的优化和设计方面取得了一定的成果，其目的就是为 了使直流无刷电机的输出效率得到优化。
[0003] 启动电机时，加入合理的控制策略来减少损耗。电机损耗主要有铁损、杂散损耗、 机械损耗等。减少这一类损耗是优化电机效率最主要部分。大量研究表明，总损耗的80% 左右来自铜耗和铁耗，其他一些不可控损耗很低而且不到总损耗的20 %。因此，效率优化最 主要的途径是减少可控损耗，并将其损耗降到最低。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于提供一种基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制系统的效率 优化的方法，以解决采用传统控制策略电机损耗过高、效率低下的不足。
[0005] 实现本发明目的技术方案：
[0006] -种基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制方法，其特征在于：
[0007] 步骤1 :在直流无刷电机运行过程中，通过转速、电流传感器检测出直流无刷电机 的转速和定子电流Is，经转矩、磁链计算模块得到定子磁链 Vs和电磁转矩!；；
[0008] 步骤2 :将?；送入最优损耗效率优化控制器，得出定子磁链最优值
【权利要求】
1. 一种基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制方法，其特征在于： 步骤1 :在直流无刷电机运行过程中，通过转速、电流传感器检测出直流无刷电机的转 速和定子电流Is，经转矩、磁链计算模块得到定子磁链Vs和电磁转矩?；; 步骤2 :将Tfi送入最优损耗效率优化控制器，得出定子磁链最优值
式中Ld、L,分别为电机绕组自感在d、q轴的分量 ；Ψ?为直 、 =0.003J：3 -0.0216J；2 -0.0103Γ +0.112 流无刷电机永磁体广生的磁场；= _〇 〇〇17^ -議32^ +1 5748【_〇·2!65 步骤3 :将VOTef、Vs作比较，得出Λ vs = vsraf-vs ;将实际转速、与给定转速< 作比较，得出= ，Λ 经速度调节器得出参考电磁转矩tt与Te比较得出 ^=T：-K； 步骤4 :将送入定子磁链扇区辨别器，将Λ Vs、ΛΤε分别送入滞环调节器，得出开 关状态选择表所需参数，即电磁转矩状态变量ST、定子磁通状态变量Sv、转矩角Θ，再经开 关状态选择表得出最小损耗模式下的最佳开关状态，经由逆变器控制直流无刷电机。
2. 根据权利要求1中所述的基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制方法，其特征在 于：步骤2中所述的最优损耗效率优化控制器基于最小损耗模型建立，最小损耗模型通过 如下方法建立， 损耗与电机励磁电流，损耗和电机转速间的推导关系为
式中，P?为铜损耗，Rs为定子绕组电阻山，i,分别为d，q轴上定子电 流分量，
式中，^为铁损耗，为永磁体产生的磁场；ω为角速度；RFe为等效铁损电阻； iFe.d、iFe.q分别为定子电流铁损d，q轴分量；L d、Lq分别为电机绕组自感d，q轴分量；w 为电机转速（在电机稳定运行状态下，转速可看做恒定值：
由铁损与铜损表达式得出 式中1\_为电机铜损与铁 损之和；np为电机极对数），再根据最优控制算法得到电磁转矩与磁通关系为下式时，P^s 取得最小值，即电机损耗最小
式中：id._，iq._分别为定子电流在最小损耗模式下的d，q轴分量；
通过MATLAB仿真可得到id._ = f(X)和= f(X)的函数曲线，采用多项式拟合 的方法可得到3阶多项式拟合函数表达式为：
将上式带人pswf = +|Τ/+("1可得，式中Ld、Lq分别为电机电感在d、 q轴的分量；Vf为直流无刷电机永磁体产生的磁场。
3.根据权利要求2所述的基于损耗模型直流无刷电机直接转矩控制方法，其特征在 于：步骤1中，定子电流13经38/21·坐标变换后得到α β坐标下电流分量匕、％，ia、ie 经转矩、磁链计算模块得到定子磁链和电磁转矩?；。
【文档编号】H02P21/00GK104104295SQ201410356927
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】姚绪梁, 王峰, 杨光仪, 冯丽媛, 王伟, 王旭, 汪光照, 孙亚 申请人:哈尔滨工程大学