CN110661462A - 无差拍转矩控制装置、方法和系统 - Google Patents

无差拍转矩控制装置、方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无差拍转矩控制装置、方法和系统。其中，无差拍转矩控制方法包括：包括：接收参考转矩
Figure DDA0002247971840000011
定子电压μsα，μsβ，定子电流isα，isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；计算定子磁链和转子磁链；计算k时刻感应电机的转矩；计算k时刻感应电机的转矩角；计算转矩角增量；对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链，以及k时刻参考定子磁链；计算k+1时刻的定子电压。根据本发明技术方案，通过无差拍控制代替直接转矩控制的滞环比较器，并加入延时补偿，实现转矩的准确跟踪，减小转矩脉动，固定了开关频率。

Description

无差拍转矩控制装置、方法和系统
技术领域
本发明涉及空间电压矢量脉宽调制的直接转矩控制，尤其涉及一种无差拍转矩控制装置、方法和系统。
背景技术
三电平逆变器是一种低谐波含量和低开关损耗的拓扑结构，相比两电平逆变器，开关器件具有更低的电压应力，在高压大功率领域得到广泛的应用，而三相八开关作为三电平拓扑结构的容错结构，与四桥臂冗余结构相比，器件更少，操作简单。但三相八开关拓扑存在直流侧支撑电容分压不均的问题，即中点电位偏移，会增大电压的谐波含量，增大功率管两端承受的电压，影响负载的正常运行。针对上述问题，文献“三相八开关的两级式T型光伏并网逆变器研究”将TL-Boost电路作为三相八开关的输入，通过控制开关管的通断来控制中点电位。文献“三相八开关容错逆变器驱动PMSM系统模型预测直接转矩控制”采用模型预测直接转矩控制，根据电机的数学模型，建立电压矢量影响转矩、磁链和中点电位的代价函数，选择代价函数最小的矢量作为最优适量输出，在一定程度上抑制了中点电位的波动，但代价函数中磁链、转矩和中点电位项对应的权重系数的确定比较困难。文献“八开关三相逆变器-感应电机传动系统直接转矩控制算法”在直接转矩控制原有的滞环比较器基础上，加入了中点电位滞环比较器，并制成了新的开关矢量表，在控制电磁转矩和磁链的同时兼顾中点电位。
直接转矩控制(Direct Torque Control，DTC)是一种响应快速、结构简单、鲁棒性好的交流电机控制方法。但传统的直接转矩控制采用滞环比较控制代替电流环，无法精确控制磁链和转矩，导致磁链和转矩的脉动，而且磁链和转速的观测精度直接影响系统的控制精度；由于器件的开关频率不固定，输出电流产生不同频率的谐波。针对上述问题，国内外学者做出了研究，文献“表贴式永磁同步电机直接转矩控制变角度预测控制”和“表贴式永磁同步电机直接转矩控制变幅值预测控制研究”通过等分电压矢量的幅值和相角，通过计算预测的磁链和转矩与给定值的偏差最小，来选择最优的电压矢量输出，减小了转矩脉动。文献“基于二阶滑模算法的永磁同步电机直接转矩控制研究”将用二阶滑模控制器代替传统的PI控制器，减小了磁链和转矩的观测误差带来的影响，减小了转矩脉动。文献“永磁同步电机直接转矩控制新型占空比调制策略”通过比较电压矢量对磁链和转矩的作用程度制定了基于磁链和转矩权重因子的新型开关表，选出最优矢量，然后根据磁链和转矩的复合脉动最小，计算出所选矢量的最优占空比，兼顾了磁链脉动和转矩脉动。文献“基于滑模观测器的永磁同步电机直接转矩控制研究”和“感应电机滑模磁链观测器的直接转矩控制研究”采用滑模观测器，分别对磁链和转速进行观测，提高了系统的鲁棒性和控制精度，加快了系统的动态响应。文献“基于恒定频率转矩控制器的感应电机直接转矩控制”将转矩PI与两个相反的三角波比较，代替滞环比较器，固定了开关频率，减小了电流谐波。文献“一种改进的异步电机模型预测直接转矩控制方法”基于传统的有延时补偿的模型预测直接转矩控制，在转矩和磁链的代价函数中加入了开关次数项，用来限制开关频率，并优化了矢量选择器，用预测的参考电压矢量所在扇区的三个电压矢量进行代价函数求解，选择最优矢量，减少了代价函数求解的计算量，减小了转矩和磁链脉动，降低了开关频率。
无差拍控制(Deadbeat Control，DB)是一种离散时间的预测控制方法，目标是使控制变量在一个控制周期内达到期望值，响应速度快，控制精度高。文献“基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制”以电磁转矩作为无差拍的控制变量，将直接转矩的滞环控制改为无差拍控制，求解一元二次方程，选出最优电压矢量，然后通过空间电压矢量调制方法输出电压矢量，减小了转矩脉动，提高了控制精度，但方程求解复杂，计算过程繁琐，降低了相应的快速性。为避免求解二次方程，文献“无差拍空间矢量调制直接转矩控制简化设计”简化了无差拍转矩控制，基于直接转矩控制选择电压矢量，并基于磁链幅值不变，只对转矩进行无差拍控制，计算所选电压的占空比，减小了计算量，一定程度上减小了转矩脉动，提高了控制精度。文献“永磁同步电机的无差拍电流预测控制”基于电机矢量控制，将电流PI控制器改为电流无差拍控制器，提高了控制的快速性，但控制器的标称电感超过实际电感的两倍时，系统会不稳定，导致电流震荡。文献“永磁同步电机无差拍电流预测控制”考虑了采样延时和计算延时，采用电流无差拍控制器，并预测了两次电流，消除了静态误差，文献“一种改进的永磁电机无差拍预测控制方法”考虑了逆变器的非线性和死区时间对电压畸变的影响，在电流无差拍控制器中补偿电压的畸变量，提高了系统的稳态精度。
发明内容
基于无差拍的直接转矩控制尚未应用于控制三相八开关逆变器。有鉴于此，做出本发明。
根据本发明实施方式，提供一种无差拍转矩控制方法，包括：接收参考转矩定子电压μSα,μsβ，定子电流isα,isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：Ψs＝Lsis+Lmirψr＝Lrir+Lmis，将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩：
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：
Figure BDA0002247971820000032
其中
Figure BDA0002247971820000033
根据以下公式计算转矩角增量：
Figure BDA0002247971820000034
对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
Figure BDA0002247971820000035
以及k时刻参考定子磁链：其中θs(k+1)＝θs(k)+Δδ(k)；根据以下公式计算k+1时刻的定子电压：
Figure BDA0002247971820000037
根据本发明又一实施方式，提供一种无差拍转矩控制方法，包括：接收参考转矩
Figure BDA0002247971820000038
定子电压μsα,μsβ，定子电流isα,isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：Ψs＝Lsis+LmirΨr＝Lrir+Lmis；将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩：
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：其中
Figure BDA0002247971820000042
根据以下公式计算转矩角增量：
Figure BDA0002247971820000043
对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：以及k时刻参考定子磁链：
Figure BDA0002247971820000045
其中θs(k+2)＝θs(k)+Δδ(k)；根据下式计算k+2时刻的定子电压：
Figure BDA0002247971820000046
根据本发明又一实施方式，提供一种无差拍转矩控制装置，包括：接收部件，用于接收参考转矩
Figure BDA0002247971820000047
定子电压μsα,μsβ，定子电流isα,isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；
转矩计算部件，根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：Ψs＝Lsis+LmirΨr＝Lrir+Lmis，将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩：
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
转矩角计算部件，用于根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：
Figure BDA0002247971820000048
其中
Figure BDA0002247971820000049
转矩角增量计算部件，用于根据以下公式计算转矩角增量：
Figure BDA0002247971820000051
离散化部件，用于对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
Figure BDA0002247971820000052
以及k时刻参考定子磁链，即k+1时刻定子磁链：
Figure BDA0002247971820000053
其中θs(k+1)＝θs(k)+Δδ(k)；定子电压计算部件，用于根据以下公式计算k+1时刻的定子电压：
Figure BDA0002247971820000054
根据本发明又一实施方式，提供一种无差拍转矩控制装置，包括：接收部件，用于接收参考转矩
Figure BDA0002247971820000055
定子电压μsα,μsβ，定子电流isα,isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；
转矩计算部件，用于根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：Ψs＝Lsis+LmirΨr＝Lrir+Lmis；转矩计算部件，将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩：
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
转矩角计算部件，用于根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：
Figure BDA0002247971820000056
其中
Figure BDA0002247971820000057
转矩角增量计算部件，用于根据以下公式计算转矩角增量：
Figure BDA0002247971820000058
离散化部件，用于对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
Figure BDA0002247971820000059
以及k时刻参考定子磁链：其中θs(k+2)＝θs(k)+Δδ(k)；定子电压计算部件，用于根据下式计算k+2时刻的定子电压：
Figure BDA0002247971820000061
根据本发明又一实施方式，提供一种无差拍转矩控制系统，包括：转速观测装置，用于感测感应电机的转子转速；PI调节器，用于根据转速感测装置感测到的转子转速和参考转速输出参考转矩；上述无差拍转矩控制装置，连接到PI调节器；三电平SVPWM，与无差拍转矩控制装置连接；晶体管，其输入端连接到三电平SVPWM的输出端；感应电机，连接到晶体管的输出端；电力感测装置，用于感测感应电机的定子三相绕组的电压和电流；坐标变换模块，用于将感应电机的定子三相绕组电压和电流转换到两相静止坐标系上去，并将结果输出至无差拍转矩控制装置。
根据本发明又一实施方式，提供一种用于上述系统的无差拍转矩控制方法，其特征在于，包括：通过转速感测装置感测感应电机的转子转速；通过PI调节器根据转速感测装置感测到的转子转速和参考转速输出参考转矩；通过电力感测装置感测感应电机的定子三相绕组的电压和电流；通过坐标变换模块将感应电机的定子三相绕组电压和电流转换到两相静止坐标系上去，并将结果输出至无差拍转矩控制装置；通过无差拍转矩控制装置计算定子电压，定子电压被输出到三电平SVPWM；三电平SVPWM输出开关序列信号，经由晶体管输出到感应电机。
根据本发明技术方案，通过无差拍控制代替直接转矩控制的滞环比较器，并加入延时补偿，实现转矩的准确跟踪，减小转矩脉动，固定了开关频率。
附图说明
图1示出了八开关三相逆变器的拓扑结构。
图2示出了根据本发明实施方式的无差拍转矩控制方法的示意性流程图。
图3示出了根据本发明实施方式的无差拍转矩控制装置的示意性框图。
图4示出了根据本发明实施方式的无差拍转矩控制系统的示意性框图。
图5示出了根据本发明实施方式的无差拍转矩控制系统的工作控制框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
三相八开关逆变器拓扑
三相八开关T型逆变器是三电平T型逆变器在故障状态下的容错结构，即在某一相发生故障之后将该相桥臂切除，并将故障相输出与直流环节中点相连，如图1所示。
定义开关函数Sx：
Figure BDA0002247971820000071
x＝B,C
定子电压矢量可以表述为
Figure BDA0002247971820000072
其中，Uan，Ubn和Ucn分别为定子相电压。
感应电机数学模型
在两相静止坐标系下，感应电机的电压方程和磁链方程可表示为
Figure BDA0002247971820000073
其中us为定子电压，is、ir分别为定子电流和转子电流，Rs、Rr分别为定子电阻和转子电阻，ψs、ψr分别为定子磁链和转子磁链，ωr为转子转速，Ls、Lr、Lm分别为定、转子自感和定转子互感。
感应电机的转矩方程为
Figure BDA0002247971820000081
其中Te为电磁转矩，p为电机极对数，δ为定转子磁链夹角，即转矩角，且L′s为定子瞬态电感：
Figure BDA0002247971820000082
基于无差拍的直接转矩控制
无差拍控制(DB)是一种高精度的时间离散技术，无差拍转矩控制的目标是使电磁转矩在一个控制周期内达到给定值。基于无差拍的直接转矩控制尚未应用于控制三相八开关逆变器。本发明基于空间电压矢量脉宽调制(SpaceVector Pulse Width Modulation，SVPWM)的直接转矩控制，引入转矩的无差拍控制，用来控制三相八开关变流器驱动的感应电机。
第一实施方式
根据本发明第一实施方式，提供一种无差拍转矩控制方法。图1示出了该无差拍转矩控制方法的示意性流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
S110，参考转矩
Figure BDA0002247971820000083
定子电压μsα,μsβ，定子电流isα,isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；
S120，计算定子磁链和转子磁链，
其中，根据以下公式计算定子磁链：Ψs＝Lsis+Lmir，
根据以下公式计算转子磁链：Ψr＝Lrir+Lmis。
S130，将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩：
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩角：
具体地，对感应电机的转矩方程进行离散化处理，从而得k时刻电磁转矩。其中离散化处理是选取一个离散周期，使得在这段时间内，各物理量保持不变。在本实施例中，离散周期为Ts，在一个Ts周期内电路各参数不变。
无差拍转矩控制的目标是使得k+1时刻的转矩等于转速PI得到的转矩给定值：
Figure BDA0002247971820000091
S140，计算转矩角增量，具体地，根据以下公式进行计算：
Figure BDA0002247971820000092
具体地，根据k+1时刻的转矩计算公式，可以算出sinδ(k+1)，然后结合k时刻感应电机的转矩计算公式，计算出上述转矩角增量Δδ(k)。
S150，对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
Figure BDA0002247971820000093
根据无差拍原理，k时刻参考定子磁链，即k+1时刻定子磁链：
Figure BDA0002247971820000094
其中θs(k+1)＝θs(k)+Δδ(k)
因此，根据转矩角增量Δδ(k)可以得到参考定子磁链
Figure BDA0002247971820000095
S160，根据以下公式计算k+1时刻的定子电压：
Figure BDA0002247971820000096
下面描述采用该公式来求解定子电压的过程和原因，以便于本领域技术人员理解在步骤S160采用的公式：
在两相静止坐标系内对步骤S150中的公式(6)、(7)进行分解可得
Figure BDA0002247971820000102
在两相静止坐标系下对定子电压方程进行离散化处理，离散周期为Ts，
Figure BDA0002247971820000103
将公式(8)、(9)代入式(10)，可得
Figure BDA0002247971820000104
根据上式可计算出需要输出至SVPWM的电压矢量uref(k)(根据公式11得到的电压，是该预测参考电压矢量uref(k)的两个分量)，然后根据空间矢量脉宽调制方式输出脉冲，从而控制逆变器的输出。
第二实施方式
由于数字控制系统存在计算延时和控制周期一拍滞后，在k时刻计算的参考电压矢量在k+1时刻作用，并在k+2时刻达到给定转矩和给定磁链。为消除数字控制系统的一拍滞后，考虑在无差拍直接转矩控制器中加入延时补偿，预测两次电磁转矩和定子磁链。下面描述预测两次电磁转矩和定子磁链情况下的计算过程以及计算结果。
根据式(3)和(11)可预测出k+2时刻的电磁转矩和定子磁链
Figure BDA0002247971820000111
Figure BDA0002247971820000112
由于在k时刻计算的参考电压矢量，在k+2时刻才使达到给定转矩和给定磁链，即
Figure BDA0002247971820000113
Figure BDA0002247971820000114
由式(3)和(14)可得转矩角增量Δδ(k)
Figure BDA0002247971820000115
将式11和13相加可得
Figure BDA0002247971820000116
由于k和k+1时刻定子电阻压降Rsisα(k)和Rsisα(k+1)相比其他项很小，本可忽略不计，为使得计算更加精确，可认为k时刻和k+1时刻定子电阻压降不变，即Rsisα(k)＝Rsisα(k+1)，而根据无差拍转矩控制原理，k+2时刻定子磁链角为θs(k+2)＝θs(k)+Δδ(k)
则式(17)可化简为：
Figure BDA0002247971820000121
通过以上描述可以看出，在第二实施方式的方法中，对第一实施方式的步骤S140、S150和S160进行了调整，其他步骤与第一实施方式相同或相似。
第三实施方式
根据本发明第三实施方式，还提供一种无差拍转矩控制装置。图3示出了该装置的示意性框图。如图3所示，该装置包括：
接收部件310，用于接收参考转矩
Figure BDA0002247971820000122
定子电压μsα,μsβ，定子电流isα,isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；
转矩计算部件320，用于根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：Ψs＝Lsis+LmirΨr＝Lrir+Lmis；将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩：
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
转矩角计算部件330，用于根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：
转矩角增量计算部件340，用于根据以下公式计算转矩角增量：
Figure BDA0002247971820000131
离散化部件350，用于对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
Figure BDA0002247971820000132
以及k时刻参考定子磁链，即k+1时刻定子磁链：
Figure BDA0002247971820000133
其中θs(k+1)＝θs(k)+Δδ(k)
定子电压计算部件360，用于根据以下公式计算k+1时刻的定子电压：
Figure BDA0002247971820000134
该装置中的转矩角增量计算部件340、离散化部件350和定子电压计算部件360还可以执行第二实施方式中所述的方法步骤。该装置未详述部分，请参考以上关于方法实施例的描述，此处不再赘述。
第四实施方式
根据本发明第四实施方式，还提供一种无差拍转矩控制系统。图4示出了该无差拍转矩控制系统的示意性框图。如图4所示，该无差拍转矩控制系统包括以下部件：
转速感测装置410，用于感测感应电机的转子转速，可以是速度传感器。PI调节器420，用于根据转速感测装置感测到的转子转速和参考转速输出参考转矩。该PI调节器420的作用主要是根据感应电机实际转速情况，确定最合适的参考转矩，从而使得感应电机k+1或k+2时刻转矩达到该参考转矩。
无差拍转矩控制装置430，连接到PI调节器，该无差拍转矩控制装置430的具体配置可参见有关第三实施方式的描述。
三电平SVPWM 440，与上述无差拍转矩控制装置连接。晶体管450，其输入端连接到三电平SVPWM的输出端。感应电机460，连接到晶体管的输出端。电力感测装置470，用于感测感应电机的定子三相绕组的电压和电流。坐标变换模块480，用于将感应电机的定子三相绕组电压和电流转换到两相静止坐标系上去，并将结果输出至上述无差拍转矩控制装置。由于电压电流传感器测得的是感应电机定子三相绕组的电压和电流，属于三相静止坐标系，为了研究方便，坐标变换模块480将感应电机的三相静止坐标系的定子电压电流，转换到两相静止坐标系上去。
无差拍转矩控制装置430从坐标变换模块480接收两相静止坐标系上的电压和电流，从PI调节器接收参考转矩，并执行在第一或第二实施方式中描述的计算处理，从而向三电平SVPWM输出预测参考电压矢量Uref，三电平SVPWM向晶体管450输出开关序列。
图5示出了基于空间矢量调制的三电平无差拍预测直接转矩控制系统的工作控制框图。其中，转速感测装置410感测感应电机的实际观测转速，该实际观测转速ωr和参考转速
Figure BDA0002247971820000141
经过PI调节器420后输出参考转矩。其中，参考转速是根据电机的具体使用情况定义的参考值，比如在轨道交通领域，列车在转弯过程中，列车的速度需要处于某一个范围，这个范围就可以用来作为参考转速设定的依据。未示出的电力感测装置470感测感应电机定子的三相电压和电流，经过坐标变换模块480转换成两相静止坐标系下的电压和电流，该两相静止坐标系下的电压和电流被输入至无差拍转矩控制装置430。转矩计算部件和定子转子磁链计算部件为简便合并示为“转矩磁链观测”模块。参考转矩和实际转矩通过转矩角增量计算部件340得到转矩角增量，即得到参考磁链，再通过定子电压计算部件360得到预测参考电压矢量Uref(根据公式11或18计算得到的定子电压，是该预测参考电压矢量的两个分量)，最后通过三电平SVPWM方法输出开关序列Sa，Sb，Sc。
第五实施方式
故此，本发明还提供一种用于图5所示控制系统的无差拍转矩控制方法，其包括：
通过转速感测装置感测感应电机的转子转速；
通过PI调节器根据转速感测装置感测到的转子转速和参考转速输出参考转矩；
通过电力感测装置感测感应电机的定子三相绕组的电压和电流；
通过坐标变换模块将感应电机的定子三相绕组电压和电流转换到两相静止坐标系上去，并将结果输出至无差拍转矩控制装置；
通过无差拍转矩控制装置计算定子电压，定子电压被输出到三电平SVPWM；
三电平SVPWM输出开关序列信号，经由晶体管输出到感应电机。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无差拍转矩控制方法，其特征在于，包括：
接收参考转矩
Figure FDA0002247971810000011
定子电压μsα，μsβ，定子电流isα，isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；
根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：
Ψs＝Lsis+Lmir Ψr＝Lrir+Lmis
将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩：
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：
Figure FDA0002247971810000012
其中
根据以下公式计算转矩角增量：
对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
Figure FDA0002247971810000015
以及k时刻参考定子磁链：
Figure FDA0002247971810000016
其中θs(k+1)＝θs(k)+Δδ(k)
根据以下公式计算k+1时刻的定子电压：
Figure FDA0002247971810000017
2.一种无差拍转矩控制方法，其特征在于，包括：
接收参考转矩
Figure FDA0002247971810000018
定子电压μsα，μsβ，定子电流isα，isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；
根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：
Ψs＝Lsis+Lmir Ψr＝Lrir+Lmis
将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据下式计算k时刻感应电机的转矩
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：
Figure FDA0002247971810000021
其中
Figure FDA0002247971810000022
根据以下公式计算转矩角增量：
Figure FDA0002247971810000023
对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
以及k时刻参考定子磁链：
Figure FDA0002247971810000025
其中θs(k+2)＝θs(k)+Δδ(k)
根据下式计算k+2时刻的定子电压：
Figure FDA0002247971810000026
3.一种无差拍转矩控制装置，其特征在于，包括：
接收部件，用于参考转矩
Figure FDA0002247971810000027
定子电压μsα，μsβ，定子电流isα，isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；
转矩计算部件，根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：
Ψs＝Lsis+Lmir Ψr＝Lrir+Lmis
将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩，Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]；
转矩角计算部件，用于根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：
Figure FDA0002247971810000031
其中
Figure FDA0002247971810000032
转矩角增量计算部件，用于根据以下公式计算转矩角增量：
Figure FDA0002247971810000033
离散化部件，用于对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
Figure FDA0002247971810000034
以及k时刻参考定子磁链，即k+1时刻定子磁链：
Figure FDA0002247971810000035
其中θs(k+1)＝θs(k)+Δδ(k)
定子电压计算部件，用于根据以下公式计算k+1时刻的定子电压：
Figure FDA0002247971810000036
4.一种无差拍转矩控制装置，其特征在于，包括：
接收部件，用于接收参考转矩
Figure FDA0002247971810000037
定子电压μsα，μsβ，定子电流isα，isβ，定子电阻Rs，离散周期Ts，定、转子自感和定转子互感Ls，Lr，Lm，电机极对数p；
转矩计算部件，用于根据以下公式计算定子磁链和转子磁链：
Ψs＝Lsis+Lmir Ψr＝Lrir+Lmis
将定子磁链在两相静止坐标系中分解，得到ψsα和ψsβ，根据以下公式计算k时刻感应电机的转矩，
Te(k)＝p[ψsα(k)isβ(k)-ψsβ(k)isα(k)]
转矩角计算部件，用于根据下式计算k时刻感应电机的转矩角：
Figure FDA0002247971810000041
其中
Figure FDA0002247971810000042
转矩角增量计算部件，用于根据以下公式计算转矩角增量：
Figure FDA0002247971810000043
离散化部件，用于对定子磁链离散化，得到k时刻的定子磁链：
以及k时刻参考定子磁链：
Figure FDA0002247971810000045
其中θs(k+2)＝θs(k)+Δδ(k)
定子电压计算部件，用于根据下式计算k+2时刻的定子电压：
Figure FDA0002247971810000046
5.一种无差拍转矩控制系统，其特征在于，包括：
转速感测装置，用于感测所述感应电机的转子转速；
PI调节器，用于根据转速感测装置感测到的转子转速和参考转速输出参考转矩；
根据权利要求3或4所述的无差拍转矩控制装置，连接到所述PI调节器；
三电平SVPWM，与所述无差拍转矩控制装置连接；
晶体管，其输入端连接到三电平SVPWM的输出端；
感应电机，连接到所述晶体管的输出端；
电力感测装置，用于感测所述感应电机的定子三相绕组的电压和电流；
坐标变换模块，用于将感应电机的定子三相绕组电压和电流转换到两相静止坐标系上去，并将结果输出至所述无差拍转矩控制装置。
6.一种用于权利要求5所述系统的无差拍转矩控制方法，其特征在于，包括：
通过转速感测装置感测所述感应电机的转子转速；
通过PI调节器根据转速感测装置感测到的转子转速和参考转速输出参考转矩；
通过电力感测装置感测所述感应电机的定子三相绕组的电压和电流；
通过坐标变换模块将感应电机的定子三相绕组电压和电流转换到两相静止坐标系上去，并将结果输出至所述无差拍转矩控制装置；
通过无差拍转矩控制装置计算定子电压，定子电压被输出到三电平SVPWM；
三电平SVPWM输出开关序列信号，经由晶体管输出到感应电机。
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