【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于三相交流電機(jī)控制，具體涉及一種兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法及其驅(qū)動裝置。
技術(shù)介紹
1、目前，直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制是在高性能交流變頻調(diào)速領(lǐng)域最為常用的兩種方法。直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量分析方法，在定子坐標(biāo)系下直接實現(xiàn)磁鏈空間矢量的計算控制與轉(zhuǎn)矩控制，簡化了實際控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)快速響應(yīng)能力，但卻伴有魯棒性差、轉(zhuǎn)矩脈動大等缺陷。
2、因此，直接轉(zhuǎn)矩控制并不常見于高性能伺服控制系統(tǒng)中。矢量控制技術(shù)也稱為磁場定向控制技術(shù)，即把旋轉(zhuǎn)磁場矢量的方向作為坐標(biāo)軸的基準(zhǔn)方向來建立旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，電機(jī)電流矢量等均在上述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下表示。其基本特點(diǎn)是在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，三相電機(jī)的定子電流可以分解為獨(dú)立的勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量來分別進(jìn)行控制。這樣，通過矢量變換將交流電機(jī)數(shù)學(xué)模型重新構(gòu)造成他勵直流電機(jī)形式，實現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩和電動機(jī)磁通的解耦，進(jìn)而可以實現(xiàn)對瞬時轉(zhuǎn)矩的單獨(dú)控制。
3、矢量控制的具體步驟一般為：扇區(qū)判斷、矢量作用時間計算、矢量切換時間計算以及最后脈寬調(diào)制開關(guān)信號（pwm波）的生成四步。但為了得到更高的電壓分辨率，當(dāng)驅(qū)動器是如圖1所示的三電平結(jié)構(gòu)時，在矢量控制過程中扇區(qū)個數(shù)從6個上升為24個如圖2所示，其在進(jìn)行扇區(qū)判斷、pwm生成過程所需計算量大大增加，使得控制方法變得更為復(fù)雜，計算時間延長降低控制周期。因高性能的伺服系統(tǒng)要求具有高速、高精度、高穩(wěn)定性及調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)，因此需要提出一種適應(yīng)三電平的控制算法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于針對上述
2、本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，包括
4、s1、采樣三相交流永磁同步電機(jī)的三相電流實際值；
5、s2、通過park逆變換以及clark逆變換將 d-q軸電流指令值轉(zhuǎn)為三相電流指令值，然后與步驟s1得到的三相電流實際值進(jìn)行求差運(yùn)算，得出誤差項；
6、s3、將步驟s2得到的誤差項經(jīng)pi控制器求得三相電壓指令值反饋項；
7、s4、根據(jù)電機(jī)電磁模型求得關(guān)于 d-q軸電流遞推關(guān)系式，根據(jù) d-q軸電流遞推關(guān)系式預(yù)測出指令電流經(jīng)過計算與調(diào)制所需的兩個控制周期后的電流預(yù)測值；
8、s5、令步驟s4得到的電流預(yù)測值與指令電流相等，得到計算所需的 d-q軸電壓指令值前饋項；
9、s6、對步驟s5得到的 d-q軸電壓指令值前饋項進(jìn)行park逆變換以及clark逆變換，并與步驟s3得到的三相電壓指令值反饋項相加得到三相電壓指令值；
10、s7、對步驟s5得到的 d-q軸電壓指令值前饋項進(jìn)行求模，當(dāng)模數(shù)大于直流母線電壓一半時為過載，進(jìn)行等比例縮放，得到在調(diào)制范圍內(nèi)的電壓；
11、s8、根據(jù)步驟s6得到的三相電壓指令值的大小以及正負(fù)計算電機(jī)各相的脈寬調(diào)制占空比，基于脈寬調(diào)制占空比生成pwm波；
12、s9、根據(jù)步驟s8生成的pwm波輸出到三電平逆變橋模塊，形成所需的驅(qū)動電壓，作用于電機(jī)之上形成電機(jī)電流。
13、優(yōu)選地，步驟s2中，對電機(jī) d-q軸指令電流進(jìn)行坐標(biāo)變換得到電機(jī)三相指令電流；并將其與電機(jī)反饋三相電流做差得到電流誤差項。
14、優(yōu)選地，步驟s3中，三相電壓指令值反饋項為：
15、
16、其中，為比例系數(shù)，為積分系數(shù)，為頻域特性參數(shù)，為電機(jī)三相指令電流與電機(jī)反饋三相電流做差得到的電流誤差項。
17、優(yōu)選地，步驟s4中，電流預(yù)測值為：
18、
19、其中，為逆變器輸出三相電壓經(jīng)過park、clark變換后的到 d-q軸電壓去掉耦合項之后所得結(jié)果，為，為，為 d-q軸電流在第k周期時的值。
20、優(yōu)選地，根據(jù)電機(jī)電磁模型求得關(guān)于 d-q軸電流遞推關(guān)系式：
21、
22、
23、優(yōu)選地，和分別為：
24、
25、
26、其中，為電機(jī)直軸電感，為電機(jī)定子相電阻，為電機(jī)控制周期，為電機(jī)交軸電感。
27、優(yōu)選地，步驟s5中，將 d-q軸電流指令值帶入步驟s4中所得中，根據(jù)公式求出，并與之前去除的耦合項相加得到 d-q軸電壓指令值中前饋項。
28、優(yōu)選地，步驟s8中，先判斷生成三相電壓指令值正負(fù)，根據(jù)正負(fù)選擇對應(yīng)控制功率器件；
29、再生成三相電壓指令值絕對值，并將絕對值與幅值和直流母線電壓一半相等的載波進(jìn)行對比生成控制功率器件得pwm波；
30、利用三相電壓指令值以及載波生成控制逆變器三相12個功率器件的pwm波使三相輸出不同開關(guān)狀態(tài)，使電機(jī)定子三相電流實際值跟蹤指令值。
31、本專利技術(shù)的另一技術(shù)方案是，一種兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動裝置，包括：
32、電機(jī)電角度檢測模塊，用于采樣三相交流永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電角度，并將三相電流實際值反饋給第一坐標(biāo)變換模塊、第二坐標(biāo)變換模塊和第三坐標(biāo)變換模塊；
33、第一坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)設(shè)定或根據(jù)外環(huán)伺服控制器得到 d-q軸電流的指令值，得到三相定子電流的指令值，并將三相定子電流的指令值與采樣反饋回來的三相電流實際值相比較得到誤差項；
34、pi調(diào)節(jié)器模塊，用于將誤差項計算得到三相電壓指令值反饋項；
35、前饋計算模塊，用于補(bǔ)償因電流指令值到逆變器實際輸出電壓至永磁同步電機(jī)之間的兩個周期滯后引起的誤差，同時防止電壓指令值過載；
36、第二坐標(biāo)變換模塊，用于將獲得的三相電流實際值轉(zhuǎn)為 d-q軸電流實際值用于前饋計算模塊計算；
37、第三坐標(biāo)變換模塊，用于將逆變器輸出的三相電壓實際值轉(zhuǎn)為 d-q軸電壓實際值用于前饋計算模塊計算；
38、pwm生成模塊，用于生成控制逆變橋中各功率器件的pwm波；
39、逆變橋模塊，根據(jù)pwm波對功率器件進(jìn)行開關(guān)生成交流電傳至永磁同步電機(jī)。
40、優(yōu)選地，永磁同步電機(jī)各相功率器件為igbt或moseft。...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，包括
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，步驟S2中，對電機(jī)d-q軸指令電流進(jìn)行坐標(biāo)變換得到電機(jī)三相指令電流；并將其與電機(jī)反饋三相電流做差得到電流誤差項。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，步驟S3中，三相電壓指令值反饋項為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，步驟S4中，電流預(yù)測值為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，根據(jù)電機(jī)電磁模型求得關(guān)于d-q軸電流遞推關(guān)系式：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，和分別為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，步驟S5中，將d-q軸電流指令值帶入步驟S4中所得中，根據(jù)公式求出，并與之前去除的耦合項相加得到d-q軸電壓指令值中前饋項。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，步驟S8中，先判斷生成三
9.一種兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，利用權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動裝置，其特征在于，永磁同步電機(jī)各相功率器件為IGBT或MOSEFT。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，包括
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，步驟s2中，對電機(jī)d-q軸指令電流進(jìn)行坐標(biāo)變換得到電機(jī)三相指令電流；并將其與電機(jī)反饋三相電流做差得到電流誤差項。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，步驟s3中，三相電壓指令值反饋項為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，步驟s4中，電流預(yù)測值為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩自由度永磁同步電機(jī)驅(qū)動方法，其特征在于，根據(jù)電機(jī)電磁模型求得關(guān)于d-q軸電流遞推關(guān)系式：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩自由度...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫錚，徐文龍，晁源辰，劉斌，梅雪松，
申請(專利權(quán))人：西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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