CN102223139B - 单电流传感器实现直接转矩控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单电流传感器实现直接转矩控制方法，其特征在于：该方法依次包括如下步骤：1）通过采样电路测得外部直流母线电压

、外部直流母线电流

；2）得到定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：，其中，、

分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

、

、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，

代表外部直流母线电压；3）得到定子任一相电流。本发明涉及的系统和方法具有成本低、可靠性高、简单易行等优点。

Description

单电流传感器实现直接转矩控制方法

技术领域

本发明是一种单电流传感器实现直接转矩控制的技术，属于电机驱动与控制技术领域。

背景技术

20世纪80年代，日本和德国学者分别提出了直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）理论。从本质上讲，DTC是一种“bang-bang”控制，具有鲁棒性强、响应速度快和结构简单等优势，因而其获得了广泛关注和应用。

一般来讲，DTC的实现需要用到三个电流传感器。其中，一个电流传感器置于外部直流母线侧，用于过流保护；另外两个电流传感器置于电机输入端，用于测量相电流。为了降低系统成本和提高系统可靠性，许多学者提出了用较少甚至不用电流传感器实现DTC的方法。目前，减少电流传感器实现DTC的方法大致可以分为以下三大类：

1. 查表型单电流传感器实现DTC的方法

这一类方法是通过采样外部直流母线电流，再根据外部直流母线电流与相电流的对应关系来估算相电流。这类方法具有结构简单，对硬件要求低等优点。但是，由于这类方法在一个采样周期内只能估算一相电流值且无法从理论上确保三相电流值在较短时间内获得均等的估算机会，这也就意味着一旦出现某一相电流估计值长期得不到更新的情况，那么电流估计值的精度将无法得到保证，最终降低了DTC的控制性能。

2. 电压空间矢量型单电流传感器实现DTC的方法

这一类方法同样是通过采样外部直流母线电流，再根据外部直流母线电流与相电流的对应关系来估算相电流。与前一类方法不同的是，由于等效的电压矢量是通过两个不同的固有有效电压矢量合成得到的，这类方法在理论上可以确保三相电流值在一个采样周期内得到更新。但是，现有硬件系统有限的采样速度和变化不定的占空比使得很难在一个开关周期内采得两相电流。如果一味的选择性能更为优越的硬件系统，将会大大增加实际控制系统的硬件成本。

3. 无电流传感器实现DTC的方法

这一类方法是根据外部直流母线电压和电机模型来估计相电流。这类方法完全取消了电流传感器的使用。但是，这类方法需要精确的电机模型来保证相电流的估计精度，而对电机模型的苛刻要求又降低了DTC的鲁棒性。鲁棒性的下降使得控制系统的可靠性降低。

发明内容

技术问题：本发明的目的就是提出一种单电流传感器实现直接转矩控制系统和方法。该系统和方法能够减少电流传感器的使用数量，从而降低电机驱动控制成本，减小控制系统体积，提高控制系统的可靠性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出一种单电流传感器实现直接转矩控制方法，该方法依次包括如下步骤：

（1）通过采样电路测得外部直流母线电压                                                

、外部直流母线电流；

（2）得到定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中，

、分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

、

、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，

代表外部直流母线电压；

（3）得到定子任一相电流：

其中，

、

、

分别代表三相交流电机A、B、C相电流，、、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，

代表外部直流母线电流；

（4）根据当前和上一计算周期通过步骤（3）得到的两相电流由下式得到定子第三相电流：

；

其中，、

、

分别代表三相交流电机A、B、C相电流；

（5）得到定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中，

、

、分别代表三相交流电机A、B、C相电流，

、

分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量；

（6）得到定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中， 

、分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量, 

、

分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量, 

、

分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

代表定子电阻；

（7）得到定子磁链幅值和相角：

其中， 、

分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

代表定子磁链幅值，θ代表定子磁链相角；

（8）得到电磁转矩：

其中， 

、

分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

、

分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

代表电机极对数，

代表电磁转矩；

（9）确定定子磁链扇区编号N：

其中，

代表定子磁链相角，N代表定子磁链扇区编号；

（10）得到电磁转矩的参考值

：

，（

=

-

）

其中，

代表设定的速度参考值，

代表实际速度反馈值，

代表速度的偏差量，

代表电磁转矩的参考值，

代表积分系数，

，代表比例系数，

；

（11）得到转矩控制指令：

其中，

代表电磁转矩的参考值，

代表电磁转矩，代表转矩控制器环宽，代表转矩控制指令；

（12）得到磁链控制指令：

其中，

代表定子磁链幅值参考值，

代表定子磁链幅值，

代表磁链控制器环宽，代表磁链控制指令；

（13）根据转矩控制指令

、磁链控制指令

、定子磁链扇区编号N和复合电压矢量选择表来选择复合电压矢量（

~）；

（14）根据“不同相”原则对步骤（13）中选择的复合电压矢量包含的两个固有电压矢量的输出顺序进行优化，使得任意相邻采样周期对应的相电流均不相同；

（15）根据步骤（14）输出的固有电压矢量编号，输出相应的开关信号去驱动绝缘栅双极晶体管三相桥模块。

优选的，步骤（9）所述的扇区划分是对传统扇区分布逆时针旋转30°得到的。

优选的，步骤（13）和步骤（14）所指复合电压矢量（

~

）是由固有电压矢量（

~）根据相邻原则两两合成得到：

1） 固有电压矢量（

~

）得到的方法为：

其中，

、、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，u _dc 代表外部直流母线电压，

，i为1~6中的任一自然数，固有电压矢量

与

的对应关系如下：

2）固有电压矢量

~

是基于如下原则合成的复合电压矢量

其中，

~是固有电压矢量, 

~

是复合电压矢量。

优选的，步骤（13）、步骤（14）的计算周期T _c 是绝缘栅双极晶体管三相桥模块开关周期T _s 的两倍，其余步骤的计算周期均为T _s 。

优选的，步骤（14）的每个复合电压矢量所包含的两个固有有效电压矢量对应不同的相电流，这样就可以根据“不同相”原则确定固有有效电压矢量的输出序列。

优选的，只采用一个电流传感器。

有益效果：该DTC实现方法通过修改控制软件减少了电流传感器的使用数量，简单易行。具体到本发明的技术方案，具有如下优点：

1. 跟传统DTC实现方法相比，本方法减少了两个电流传感器的使用，使得控制系统的硬件成本得以相应降低，控制系统体积减小，控制系统的可靠性增强，测试和校正电流传感器的工作量减少；

2. 与现有的查表型单电流传感器实现DTC方法相比，本方法可以从理论上保证三相电流估计值的精度；

3. 与现有的电压空间矢量型单电流传感器实现DTC方法相比，本方法对硬件系统要求低，易于实现，不需要增加高性能硬件系统；

4. 与无电流传感器实现DTC方法相比，本方法唯一需要电机定子电阻这一参数，对电机模型的要求较低，因而鲁棒性更强，可靠性更高。

附图说明

图1是本发明所提方法框图（虚线包含区域计算周期为绝缘栅双极晶体管三相桥模块开关周期的两倍，其余部分计算周期与绝缘栅双极晶体管三相桥模块开关周期相同）；

图2是单电流传感器实现直接转矩控制的示意框图（其中，1-外部直流母线）；

图3是新扇区示意图；

图4是新电压矢量合成示意图（以固有电压矢量

和固有电压矢量

合成得到复合电压矢量为例）；

图5是转速响应曲线（375转/分/格）；

图6是A相电流实测曲线（6安培/格）；

图7是A相电流实测值和估计值效果对比图（6安培/格，2-A相电流实测值，3-A相电流估计值）；

 具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行说明。

本发明提供的单电流传感器实现直接转矩控制系统包括绝缘栅双极晶体管三相桥模块、驱动电路、采样电路、处理器；其中：驱动电路与绝缘栅双极晶体管三相桥模块相连，处理器与驱动电路相连，采样电路分别与外部直流母线和处理器模块相连。

所述采样电路包括且仅包括一个电压传感器和一个电流传感器，且电压传感器和电流传感器分别与外部直流母线相连。

本发明提供的单电流传感器实现直接转矩控制的方法，引进复合电压矢量，通过对传统DTC所使用的固有电压矢量输出序列进行“不同相”优化，从理论上确保每个固有电压矢量持续单个开关周期，且相邻开关周期的固有电压矢量对应两相电流；只使用一个电流传感器来获取电流，利用外部直流母线电流与相电流的对应关系来计算相电流，由于前述的“不同相”原则，能保证每两个开关周期就对三相电流的估计值高精度地更新一次；通过对传统DTC的扇区逆时针旋转30°，使得本发明所提出的算法与传统DTC在绝大多数执行环节一致。具体来讲，该方法依次包括如下具体步骤（如图1所示）：

（1）通过采样电路测得外部直流母线电压

、外部直流母线电流；

（2）得到定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中，

、

分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

、

、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，

代表外部直流母线电压；

（3）得到定子任一相电流：

其中，

、

、

分别代表三相交流电机A、B、C相电流，

、

、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，

代表外部直流母线电流；

（4）根据当前和上一计算周期通过步骤（3）得到的两相电流由下式得到定子第三相电流：

；

其中，

、

、分别代表三相交流电机A、B、C相电流；

（5）得到定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中，

、

、

分别代表三相交流电机A、B、C相电流，

、

分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量；

（6）得到定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中，

、

分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量, 

、

分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量, 

、

分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

代表定子电阻；

（7）得到定子磁链幅值和相角：

其中， 

、

分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

代表定子磁链幅值，θ代表定子磁链相角；

（8）得到电磁转矩：

其中， 

、

分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

、

分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

代表电机极对数，

代表电磁转矩；

（9）确定定子磁链扇区编号N：

其中，

代表定子磁链相角，N代表定子磁链扇区编号；

（10）得到电磁转矩的参考值

：

，（

=

-

）

其中，

代表设定的速度参考值，

代表实际速度反馈值，

代表速度的偏差量，

代表电磁转矩的参考值，

代表积分系数，

，

代表比例系数，

；

（11）得到转矩控制指令：

其中，

代表电磁转矩的参考值，

代表电磁转矩，

代表转矩控制器环宽，

代表转矩控制指令；

（12）得到磁链控制指令：

其中，

代表定子磁链幅值参考值，

代表定子磁链幅值，

代表磁链控制器环宽，

代表磁链控制指令；

（13）根据转矩控制指令

、磁链控制指令

、定子磁链扇区编号N和复合电压矢量选择表（如表1所示）来选择复合电压矢量（

~）；

表1  复合电压矢量选择表

（14）根据“不同相”原则对步骤（13）中选择的复合电压矢量包含的两个固有电压矢量的输出顺序进行优化，使得任意相邻采样周期对应的相电流均不相同；

（15）根据步骤（14）输出的固有电压矢量编号，输出相应的开关信号去驱动绝缘栅双极晶体管三相桥模块。

步骤（1）~（15）的成功实施由以下几点保证：

（1） 步骤（9）所阐述的扇区划分与传统DTC的扇区划分有所不同，主要表现为本发明所使用的扇区分布是对传统扇区分布逆时针旋转30°得到的，如图3所示。

（2） 步骤（13）和步骤（14）所指复合电压矢量（

~

）是由固有电压矢量（

~

）按照如图4所示的相邻原则两两合成得到。

1） 固有电压矢量（

~

）由下式得到

其中，

、

、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，u _dc 代表外部直流母线电压，

，i为1~6之间任一自然数，

与

的对应关系如下：

2） 

~

是基于如下原则合成的复合电压矢量

其中，

~是固有电压矢量, 

~

是复合电压矢量。

（3） 步骤（13）、步骤（14）的计算周期T _c 是绝缘栅双极晶体管三相桥模块开关周期T _s 的两倍，以保证每个复合电压矢量能够作用两个T _s ，即每个固有电压矢量可以作用一个T _s 。

（4） 除了步骤（13）、步骤（14），其余步骤的计算周期均为T _s 。

（5） 步骤（14）之所以能实施，是因为每个复合电压矢量所包含的两个固有有效电压矢量对应不同的相电流，这样就可以根据“不同相”原则确定固有有效电压矢量的输出序列。

本发明的实施例的系统硬件结构如图2所示，包括：整流电路、滤波电路、单电流传感器实现直接转矩控制控制系统、永磁同步电机、编码器。其中，永磁同步电机的参数为：额定相电压=220V，

=2，

=0.665Ω，直轴电感

=7.623mH，交轴电感

=7.623mH，永磁磁链

=0.783Wb，

=1500r/min。具体实验条件为：带载（负载为5Nm）启动至额定转速1500r/min。

实施例包含的具体步骤如下：

1. 设定比例系数

=0.1，积分系数

=0.5，设定的速度参考值

=1500r/min，转矩控制器环宽

=0，磁链控制器环宽=0；

2. 设定子磁链幅值参考值=0.783Wb，等于永磁磁链幅值；

3. 通过采样电路测得外部直流母线电压

、外部直流母线电流

；

4. 由下式计算定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中，

、

分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

、

、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，代表外部直流母线电压。

5. 由下式计算定子任一相电流：

其中，、

、

分别代表三相交流电机A、B、C相电流，

、

、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，代表外部直流母线电流。

6. 根据当前和上一计算周期通过步骤5计算得到的两相电流由下式计算定子第三相电流：

；

其中，

、

、分别代表三相交流电机A、B、C相电流。

7. 由下式计算定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中，

、

、

分别代表三相交流电机A、B、C相电流，

、

分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量。

8. 由下式计算定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

其中，

、

分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量, 

、分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量, 、分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，代表定子电阻（本实施例中

=0.665Ω）。

9. 由下式定子磁链幅值和相角：

其中， 

、

分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

代表定子磁链幅值，θ代表定子磁链相角。

10. 由下式计算电磁转矩：

其中， 

、

分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

、

分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，

代表电机极对数（本实施例中

=2），

代表电磁转矩。

11. 由下式确定定子磁链扇区编号N：

其中，

代表定子磁链相角，N代表定子磁链扇区编号。

12. 由下式计算得到电磁转矩的参考值

：

，（

=

-

）

其中，

代表设定的速度参考值，

代表实际速度反馈值，

代表速度的偏差量，

代表电磁转矩的参考值，代表积分系数（本实施例中

），

代表比例系数（本实施例中

）。

13. 由下式计算得到转矩控制指令：

其中，

代表电磁转矩的参考值，

代表电磁转矩，

代表转矩控制器环宽（本实施例中

），

代表转矩控制指令。

14. 由下式计算得到磁链控制指令：

其中，

代表定子磁链幅值参考值（本实施例中

=0.783Wb），

代表定子磁链幅值，

代表磁链控制器环宽（本实施例中

），

代表磁链控制指令。

15. 根据转矩控制指令

、磁链控制指令

、定子磁链扇区编号N和复合电压矢量选择表（如表1所示）来选择复合电压矢量。

16. 根据“不同相”原则对步骤15中选择的复合电压矢量包含的两个固有电压矢量的输出顺序进行优化，使得任意相邻采样周期对应的相电流均不相同；

17. 根据步骤16输出的固有电压矢量编号，输出相应的开关信号去驱动绝缘栅双极晶体管三相桥模块。

步骤1~17的成功实施由以下几点保证：

（1） 步骤15和步骤16所指复合电压矢量（~

）是由固有电压矢量（

~

）按照如图3所示的相邻原则两两合成得到。

1） 固有电压矢量（

~

）由下式得到

其中，

、

、

分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，u _dc 代表外部直流母线电压，

，i为1~6之间任一自然数，

与

的对应关系如下：

2） 

~是基于如下原则合成的复合电压矢量

其中，~

是固有电压矢量, 

~

是复合电压矢量。

（2） 步骤15和步骤16的计算周期T _c 是绝缘栅双极晶体管三相桥模块开关周期T _s 的两倍，以保证每个复合电压矢量能够作用两个T _s ，即每个固有电压矢量可以作用一个T _s 。

（3） 除了步骤15和步骤16，其余步骤的计算周期均为T _s 。

图5是转速响应曲线，图6是通过电流钳测得的A相实际电流曲线，图7是A相实测和估计电流曲线的对比图。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (2)

1.一种单电流传感器实现直接转矩控制方法，其特征在于：该方法依次包括如下步骤：

1）通过采样电路测得外部直流母线电压u_dc、外部直流母线电流i_dc；

2）得到定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}=2/3u_{\mathrm{dc}}(S_A-0.5S_B-0.5S_C)\\ u_{\mathrm{\β}}=2/{3u}_{\mathrm{dc}}(\sqrt{3}{S}_B/2-\sqrt{3}{S}_C/2)\end{array}\right.$

其中，u_α、u_β分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，S_A、S_B、S_C分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，u_dc代表外部直流母线电压；

3）得到定子任一相电流：

$i_{\mathrm{dc}}=\left\{\begin{array}{cc}{i}_A,& S_A{S}_B{S}_C=100;\\ -i_C,& S_A{S}_B{S}_C=110,\\ i_B,& S_A{S}_B{S}_C=010;\\ -i_A,& S_A{S}_B{S}_C=011;\\ i_C,& S_A{S}_B{S}_C=001;\\ -i_B,& S_A{S}_B{S}_C=101;\end{array}\right.$

其中，i_A、i_B、i_C分别代表三相交流电机A、B、C相电流，S_A、S_B、S_C分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，i_dc代表外部直流母线电流；

4）根据当前和上一计算周期通过步骤3）得到的两相电流由下式得到定子第三相电流：

i_A+i_B+i_C=0；

其中，i_A、i_B、i_C分别代表三相交流电机A、B、C相电流；

5）得到定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}=2/3(i_A-0.5i_B-0.5i_C)\\ i_{\mathrm{\β}}=2/3(\sqrt{3}{i}_B/2-\sqrt{3}{i}_C/2)\end{array}\right.$

其中，i_A、i_B、i_C分别代表三相交流电机A、B、C相电流，i_α、i_β分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量；

6）得到定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}}=\∫(u_{\mathrm{\α}}-R_s{i}_{\mathrm{\α}})\mathrm{dt}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}}=\∫(u_{\mathrm{\β}}-R_s{i}_{\mathrm{\β}})\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，i_α、i_β分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，u_α、u_β分别代表定子电压在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，ψ_α、ψ_β分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，R_s代表定子电阻；

7）得到定子磁链幅值和相角：

${\mathrm{\ψ}}_s=\sqrt{{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}}^2+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}}^2}$

θ=arctan(ψ_β/ψ_α)

其中，ψ_α、ψ_β分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，ψ_s代表定子磁链幅值，θ代表定子磁链相角；

8）得到电磁转矩：

$T_e=\frac{3}{2}{p}_n({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α}}{i}_{\mathrm{\β}}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\β}}{i}_{\mathrm{\α}})$

其中，ψ_α、ψ_β分别代表定子磁链在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，i_α、i_β分别代表定子电流在两相静止坐标系αβ下的α、β轴分量，p_n代表电机极对数，T_e代表电磁转矩；

9）确定定子磁链扇区编号N：

$N=\left\{\begin{array}{cc}I,& 0<=\mathrm{\&theta;}<\mathrm{\&pi;}/3;\\ \mathrm{II},& \mathrm{\&pi;}/3<=\mathrm{\&theta;}<2\mathrm{\&pi;}/3;\\ \mathrm{III},& 2\mathrm{\&pi;}/3<=\mathrm{\&theta;}<\mathrm{\&pi;};\\ \mathrm{IV},& \mathrm{\&pi;}<=\mathrm{\&theta;}<4\mathrm{\&pi;}/3;\\ V,& 4\mathrm{\&pi;}/3<=\mathrm{\&theta;}<5\mathrm{\&pi;}/3;\\ \mathrm{VI},& 5\mathrm{\&pi;}/3<=\mathrm{\&theta;}<2\mathrm{\&pi;};\end{array}\right.$

其中，θ代表定子磁链相角，N代表定子磁链扇区编号；

10）得到电磁转矩的参考值

$T_e^{*}=K_P{e}_{\mathrm{\&omega;}}+K_I\&Integral;e_{\mathrm{\&omega;}}\mathrm{dt},(e_{\mathrm{\&omega;}}={\mathrm{\&omega;}}^{*}-\mathrm{\&omega;})$

其中，ω^*代表设定的速度参考值，ω代表实际速度反馈值，e_ω代表速度的偏差量，

代表电磁转矩的参考值，K_I代表积分系数，K_I>0，K_P代表比例系数，K_P>0；

11）得到转矩控制指令：

${\mathrm{\&epsiv;}}_T=\left\{\begin{array}{ccc}1,& \mathrm{if}& T_e^{*}-T_e>\mathrm{\&Delta;T};\\ 0,& \mathrm{if}& T_e^{*}-T_e<-\mathrm{\&Delta;T};\end{array}\right.$

其中，

代表电磁转矩的参考值，T_e代表电磁转矩，ΔT代表转矩控制器环宽，ε_T代表转矩控制指令；

12）得到磁链控制指令：

${\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&psi;}}=\left\{\begin{array}{ccc}1,& \mathrm{if}& {\mathrm{\&psi;}}_e^{*}-{\mathrm{\&psi;}}_e>\mathrm{\&Delta;\&psi;};\\ 0,& \mathrm{if}& {\mathrm{\&psi;}}_e^{*}-{\mathrm{\&psi;}}_e<-\mathrm{\&Delta;\&psi;}.\end{array}\right.$

其中，

代表定子磁链幅值参考值，ψ_s代表定子磁链幅值，Δψ代表磁链控制器环宽，ε_ψ代表磁链控制指令；

13）根据转矩控制指令ε_T、磁链控制指令ε_ψ、定子磁链扇区编号N和复合电压矢量选择表来选择复合电压矢量

14）根据“不同相”原则对步骤13）中选择的复合电压矢量包含的两个固有电压矢量的输出顺序进行优化，使得任意相邻采样周期对应的相电流均不相同；

其中，

步骤13）和步骤14）所指复合电压矢量

是由固有电压矢量根据相邻原则两两合成得到：

1）固有电压矢量

得到的方法为：

${\stackrel{\&OverBar;}{U}}_i=\frac{2}{3}{u}_{\mathrm{dc}}(S_A+S_B{e}^{j\frac{2\mathrm{\&pi;}}{3}}+S_C{e}^{j\frac{4\mathrm{\&pi;}}{3}})$

其中，S_A、S_B、S_C分别代表绝缘栅双极晶体管三相桥模块A、B、C相上桥臂的开关状态，u_dc代表外部直流母线电压，j²=-1，i为1~6中的任一自然数，固有电压矢量

与S_A S_B S_C的对应关系如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_1:S_A{S}_B{S}_C=100\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_2:S_A{S}_B{S}_C=110\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_3:S_A{S}_B{S}_C=010\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_4:S_A{S}_B{S}_C=011\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_5:S_A{S}_B{S}_C=001\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_6:S_A{S}_B{S}_C=101\end{array}\right.$

2）固有电压矢量是基于如下原则合成的复合电压矢量

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_I=({\stackrel{\&OverBar;}{U}}_1+{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_2)/2\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_{\mathrm{II}}=({\stackrel{\&OverBar;}{U}}_2+{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_3)/2\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_{\mathrm{III}}=({\stackrel{\&OverBar;}{U}}_3+{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_4)/2\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_{\mathrm{IV}}=({\stackrel{\&OverBar;}{U}}_4+{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_5)/2\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_V=({\stackrel{\&OverBar;}{U}}_5+{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_6)/2\\ {\stackrel{\&OverBar;}{U}}_{\mathrm{VI}}=({\stackrel{\&OverBar;}{U}}_6+{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_1)/2\end{array}\right.$

其中，是固有电压矢量,

是复合电压矢量；

步骤13）、步骤14）的计算周期T_c是绝缘栅双极晶体管三相桥模块开关周期T_s的两倍，其余步骤的计算周期均为T_s；

步骤14）的每个复合电压矢量所包含的两个固有有效电压矢量对应不同的相电流，根据“不同相”原则确定固有有效电压矢量的输出序列；

15）根据步骤14）输出的固有电压矢量编号，输出相应的开关信号去驱动绝缘栅双极晶体管三相桥模块。

2.根据权利要求1所述的单电流传感器实现直接转矩控制方法，其特征在于：步骤9）所述的扇区划分是对传统扇区分布逆时针旋转30°得到的。

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