磁轉(zhuǎn)矩給定I7/計(jì)算定 子磁鏈幅值給定|仏|。
[0057] 需要說(shuō)明的是，在計(jì)算定子磁鏈幅值給定|<|時(shí)，還需滿足電磁轉(zhuǎn)矩-負(fù)載角正相 關(guān)關(guān)系的要求。具體而言，如圖5所示，對(duì)于表貼式永磁同步電機(jī)，由于表貼式永磁同步電 機(jī)的直流電感和交軸電感滿足Ld=Lq，則表貼式永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩滿足下述公式 (3)：
[0058]
(3)
[0059] 其中，|its|為定子磁鏈幅值。
[0060] 從上述公式（3)可知，無(wú)論定子磁鏈幅值給定|l|取何值，均能滿足永磁同步電機(jī) 的電磁轉(zhuǎn)矩I；與負(fù)載角sse[-31/2, 31/2]之間的單調(diào)遞增關(guān)系。但是，考慮到采用MTPA 控制模式，最終定子磁鏈幅值給定|<|需滿足下述公式（4):
[0061] (4) % v
j /
[0062] 而對(duì)于內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)，由于內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的直流電感和交軸電感滿 足Ld<Lq，因此，內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩滿足下述公式（5):
[0063] (5) 一d、
[0064] 通過(guò)對(duì)上述公式（5)分析可知，只有當(dāng)定子磁鏈幅值給定|<|滿足
才能保證電磁轉(zhuǎn)矩Te與負(fù)載角SsG[-jt/2,Ji/2]之間的單調(diào)遞 增關(guān)系，特別地，令n(n< 1)為最大磁鏈系數(shù)，則定子磁鏈幅值給定|<|必須滿足
其中，n可取為0.95。
[0065] 另外，考慮到采用MTPA控制模式，定子磁鏈幅值給定|<|還需滿足MTPA控制 的要求，即根據(jù)邊d=邊f(xié)+Lid、i]%=LA、
2、 在滿足電壓幅值和電流幅值約束的條件下，獲取MTPA控制模式下對(duì) 應(yīng)的|<|~
2；曲線（表格形式），然后通過(guò)獲取的MTPA控制模式下的|<| ~ 2；曲線查表得到 定子磁鏈幅值I也sI。
[0066] 最后，4
，％司1|，則內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)的定子磁鏈幅值給 定|r:|為t和* 2的較小值，即k:| = min(%，^)。
[0067] S5,將負(fù)載角增量ASs疊加到定子磁鏈估計(jì)角度或以獲得定子磁鏈角度的期望 值 <，并根據(jù)定子磁鏈角度的期望值 < 和定子磁鏈幅值給定|<|計(jì)算得到定子磁鏈?zhǔn)噶繀?考值K/ <，以及根據(jù)定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾?lt; 、定子磁鏈?zhǔn)噶?、反饋電流ia/ 和永磁同步電機(jī)的定子電阻Rs計(jì)算輸出到空間矢量調(diào)制器SVM的參考電壓矢量
[0068] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，參考電壓矢量可以根據(jù)以下公式（6)進(jìn)行計(jì) 算：
[0069]
(6)
[0070] 其中，Ts為采樣周期。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，計(jì)算輸出到SVM的參考電壓矢量，具體包 括：根據(jù)定子磁鏈角度的期望值<和定子磁鏈幅值給定|<|計(jì)算得到定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾?br>[據(jù)定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾礦! /V;和定子磁鏈?zhǔn)噶控?fp計(jì)算得到第一 參考電壓矢量
，其中，Ts為采樣周期；對(duì)第一參考電壓矢量進(jìn)行低通濾 波處理以獲得第二參考電壓矢I
其中，進(jìn)行低通濾波處理的低通濾波器 的截止頻率高于轉(zhuǎn)矩環(huán)的截止頻率；根據(jù)第二參考電壓矢量、反饋電流ia/h和定子電阻 Rs計(jì)算得到參考電壓矢I
[0072] 具體地，如圖3所示，首先根據(jù)負(fù)載角增量ASs和定子磁鏈估計(jì)角度&計(jì)算定子 磁鏈角度的期望值+A< ,然后，參考定子磁鏈?zhǔn)噶颗c參考電壓矢量計(jì)算模塊根據(jù)定 子磁鏈幅值給定|<|和定子磁鏈角度期望值 < -計(jì)算定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾?V;，以下述公 式⑵進(jìn)行表示：
[0073]
(7)
[0074] 并根據(jù)計(jì)算的定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾岛投ㄗ哟沛準(zhǔn)噶控?^，以及反饋電 流ia/ip和定子電阻Rs，計(jì)算參考電壓矢量例如，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以通 過(guò)上述公式（6)獲得參考電壓矢量
[0075] 而在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)增加LPF(LowPassFilter，低通濾波 器）以削弱定子磁鏈微分造成的電壓波動(dòng)，并且增加的LPF并不影響轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度，從而 提高閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性。具體而言，如圖6所示，參考定子磁鏈?zhǔn)噶颗c參考電壓矢量計(jì)算 模塊根據(jù)獲取的定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾岛投ㄗ哟沛準(zhǔn)噶垦ㄓ?jì)算第一參考電壓矢 :
纟后對(duì)第一參考電壓矢量v^/v^進(jìn)行低通濾波處理以獲得第二參 考電壓矢I后根據(jù)第二參考電壓矢量:/V;2、反饋電流ia/ip和定子 l.
\ 7 電阻&計(jì)算參考電壓矢
其中，LPF的截止頻率高于轉(zhuǎn)矩環(huán)的截止頻率，例 如，轉(zhuǎn)矩環(huán)的截止頻率為300Hz，直接轉(zhuǎn)矩控制頻率為6kHz，則LPF的截止頻率可以設(shè)置為lkHz〇
[0076] S6,SVM根據(jù)參考電壓矢量< 生成調(diào)制信號(hào)以對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行直接轉(zhuǎn)矩控 制。
[0077] 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法，首先獲取永 磁同步電機(jī)的兩相靜止反饋電流ia/ip和反饋電壓Va/vp，并根據(jù)反饋電流ia/ip和反饋 電壓va/vp估計(jì)永磁同步電機(jī)的定子磁鏈?zhǔn)噶?心，然后根據(jù)定子磁鏈?zhǔn)噶縄 采 用鎖相環(huán)的方式計(jì)算永磁同步電機(jī)的定子磁鏈估計(jì)角度武和轉(zhuǎn)子速度倉(cāng)，并根據(jù)定子磁 鏈?zhǔn)噶縯 和反饋電流ia/ip估計(jì)永磁同步電機(jī)的輸出電磁轉(zhuǎn)矩之，獲取永磁同步電機(jī) 的轉(zhuǎn)子速度給定 <，并根據(jù)轉(zhuǎn)子速度給定 和轉(zhuǎn)子速度倉(cāng)進(jìn)行速度環(huán)PI控制以獲得電磁 轉(zhuǎn)矩給定t，同時(shí)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩給定7；.和輸出電磁轉(zhuǎn)矩之之間的轉(zhuǎn)矩偏差進(jìn)行轉(zhuǎn)矩環(huán)PI控 制以獲得負(fù)載角增量ASs，并采用MTPA的控制模式以根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩給定十算永磁同步 電機(jī)的定子磁鏈幅值給定|<|，最后將負(fù)載角增量ASs疊加到定子磁鏈估計(jì)角度&以獲 得定子磁鏈角度的期望值 <，并根據(jù)定子磁鏈角度的期望值 <和定子磁鏈幅值給定|<|計(jì) 算得到定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾?，以及根?jù)定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾担縙 、定子磁鏈?zhǔn)噶?/ 、反饋電流ia/ip和永磁同步電機(jī)的定子電阻Rs計(jì)算輸出到SVM的參考電壓矢量 < /<，SVM根據(jù)參考電壓矢量生成調(diào)制信號(hào)以對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行直接轉(zhuǎn)矩控制。 因此，本發(fā)明實(shí)施例的永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩電流比控制， 并具有很好的魯棒性，同時(shí)，該方法簡(jiǎn)單有效，既適用于表貼式永磁同步電機(jī)，也適用于內(nèi) 嵌式永磁同步電機(jī)。
[0078] 圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的方框示意圖。如圖7所 示，該永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)包括獲取模塊、定子磁鏈估計(jì)模塊10、定子磁鏈角度與速度估 計(jì)模塊20、電磁轉(zhuǎn)矩估計(jì)模塊30、速度環(huán)PI控制器40、轉(zhuǎn)矩環(huán)PI控制器50、定子磁鏈幅值 給定模塊60、參考定子磁鏈?zhǔn)噶颗c參考電壓矢量計(jì)算模塊70以及SVM。
[0079] 其中，獲取模塊用于獲取永磁同步電機(jī)的兩相靜止反饋電流ia/ip和反饋電壓 va/vp。定子磁鏈估計(jì)模塊10用于根據(jù)反饋電流ia/ip和反饋電壓va/vp估計(jì)永磁同 步電機(jī)的定子磁鏈?zhǔn)噶?。定子磁鏈角度與速度估計(jì)模塊20用于根據(jù)定子磁鏈?zhǔn)噶緼 采用鎖相環(huán)的方式計(jì)算永磁同步電機(jī)的定子磁鏈估計(jì)角度堯和轉(zhuǎn)子速度龜。電磁 轉(zhuǎn)矩估計(jì)模塊30用于根據(jù)定子磁鏈?zhǔn)噶?和反饋電流1。/%估計(jì)永磁同步電機(jī)的輸 出電磁轉(zhuǎn)矩之。速度環(huán)PI控制器40用于根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)子速度給定 < 和轉(zhuǎn)子速度倉(cāng)進(jìn)行速 度環(huán)PI控制以獲得電磁轉(zhuǎn)矩給定:（。轉(zhuǎn)矩環(huán)PI控制器50用于對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩給定r/和輸出 電磁轉(zhuǎn)矩之之間的轉(zhuǎn)矩偏差進(jìn)行轉(zhuǎn)矩環(huán)PI控制以獲得負(fù)載角增量ASs。定子磁鏈幅值給 定模塊60用于采用MTPA的控制模式以根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩給定7；'計(jì)算永磁同步電機(jī)的定子磁鏈 幅值給定|<|。參考定子磁鏈?zhǔn)噶颗c參考電壓矢量計(jì)算模塊70用于將負(fù)載角增量A63疊 加到定子磁鏈估計(jì)角度武以獲得定子磁鏈角度的期望值<，并根據(jù)定子磁鏈角度的期望 值< 和定子磁鏈幅值給定|<|計(jì)算得到定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖贾?<；，以及根據(jù)定子磁鏈 矢量參考值< /<、定子磁鏈?zhǔn)噶控? &、反饋電流ia/ip和永磁同步電機(jī)的定子電阻Rs 計(jì)算參考電壓矢量vl/V;。SVM用于根據(jù)參考電壓矢量/<生成調(diào)制信號(hào)以對(duì)永磁同步 電機(jī)進(jìn)行直接轉(zhuǎn)矩控制。
[0080] 具體地，假設(shè)Ld和L5分別為永磁同步電機(jī)的直軸電感和交軸電感，其中，表貼式永 磁同步電機(jī)有Ld=LLs，而內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)有Ld<Ly則基于SVM-DTC的永磁同步 電機(jī)中各矢量之間的關(guān)系如圖2所示，其中，id和i，分別為永磁同步電機(jī)的直軸電流和交 軸電流，和步s分別為轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈和定子磁鏈，0 ,、吣和Ss分別為轉(zhuǎn)子磁鏈電角 度、定子磁鏈電角度和負(fù)載角，?s分別為轉(zhuǎn)子實(shí)際速度和定子磁鏈實(shí)際速度，is為定 子電流，為永磁同步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。
[0081] 如圖7所示，在不考慮死區(qū)損耗、功率模塊管壓降等的條件下，可以將反饋電壓 va/、（經(jīng)SVM調(diào)制輸出到永磁同步電機(jī)的電壓）近似為參考電壓矢量</< (經(jīng)DTC控制 算法輸出的電壓），定子磁鏈估計(jì)模塊10可以根據(jù)反饋電流ia/ie和參考電壓矢量< /V; 估計(jì)永磁同步電機(jī)的定子磁鏈?zhǔn)噶?^例如，可以通過(guò)上述公式（1)估計(jì)永磁同步電 機(jī)的定子磁鏈?zhǔn)噶縄/匕。
[0082] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖8所示，定子磁鏈角度與速度估計(jì)模塊20具體包 括誤差信號(hào)計(jì)算單元21、PI控制單元22、轉(zhuǎn)子速度獲取單元23和積分控制單元24,其中， 誤差信號(hào)計(jì)算單元21用于根據(jù)定子磁鏈?zhǔn)噶?a 和反饋回來(lái)的定子磁鏈估計(jì)角度堯計(jì) 算誤差信號(hào)err= -^sir^ + co喊，PI控制單元22用于對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行PI控制以獲得 定子磁鏈估計(jì)速度M，轉(zhuǎn)子速度獲取單元23用于根據(jù)定子磁鏈估計(jì)速度慫獲得轉(zhuǎn)子速度 也，積分控制單元24用于對(duì)定子磁鏈估計(jì)速度灸進(jìn)行積分控制以獲得定子磁鏈估計(jì)角度 0s ,
[0083] 具體地，如圖8所示，首先定子磁鏈角度與速度估計(jì)模塊