量，具體表達(dá)式 如式10所示
[0022] 第五步，將電壓估算模塊得到的Usa和Usfi，由零序電壓諧波注入式脈寬調(diào)制模塊 處理后，得到如式21所示的電壓調(diào)制比（即電機(jī)控制中的占空比），發(fā)出五相PffM波，對電 機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈實現(xiàn)更加準(zhǔn)確、平滑的控制。
為注入零序電壓諧 波之后的電壓調(diào)制比；電機(jī)控制時所需的各相占空比為：
[0026] 式中：TS為載波周期，T J為注入零序電壓諧波之后的占空比。
[0027] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0028] 1.采用ZVI-CPffM技術(shù)，在保持直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)良好動態(tài)響應(yīng)性能不變的前提 下，減小了轉(zhuǎn)矩和磁鏈的脈動，保證了逆變器開關(guān)頻率的恒定；同時，由于三維空間合成電 壓矢量為零，三維空間磁鏈?zhǔn)艿娇刂?，從而有效抑制了五相永磁容錯電機(jī)中相電流的三次 諧波含量。
[0029] 2.在五相永磁容錯電機(jī)等效空間矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，由于利用 ZVI-CPffM策略取代傳統(tǒng)SVM-DTC系統(tǒng)中的SVPffM技術(shù)，所以在PffM發(fā)波時，無需進(jìn)行電壓 矢量夾角的三角函數(shù)和無理數(shù)的運算，計算過程得到很大程度的簡化，同時消除了由于計 算三角函數(shù)而帶來的計算誤差。也正是由于計算過程的簡化以及其計算原理的普適性，所 以ZVI-CPffM策略相比于SVPffM技術(shù)，更加適合應(yīng)用于多相（相數(shù)>3)電機(jī)的等效空間矢 量調(diào)制策略的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。
[0030] 3.采用"電壓法"估測磁鏈，無需"電流法"估測磁鏈中的轉(zhuǎn)子位置角信息，因而在 整個控制系統(tǒng)中，去掉轉(zhuǎn)速PI環(huán)節(jié)，保留轉(zhuǎn)矩環(huán)和磁鏈環(huán)，只需要在起始階段通入特定的 電壓矢量和占空比，實現(xiàn)容錯型永磁同步電機(jī)的可靠定位后，通過直接給定轉(zhuǎn)矩和磁鏈指 令，就可實現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制下的高性能無位置傳感器運行。
[0031] 4.本發(fā)明同樣適用于普通非容錯結(jié)構(gòu)的五相永磁無刷電機(jī)。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明的五相永磁容錯電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理框圖；
[0033] 圖2為無位置傳感器的傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)框圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明的無位置傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)框圖；
[0035] 圖4為帶幅值限制的改進(jìn)型積分器示意圖；
[0036] 圖5為磁鏈?zhǔn)噶筷P(guān)系示意圖；
[0037] 圖6為參考磁鏈誤差計算模塊示意圖；
[0038] 圖7為載波、調(diào)制波與PffM波之間的關(guān)系不意圖；
[0039] 圖8為傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩、磁鏈和電流的穩(wěn)態(tài)波形；
[0040] 圖9為本發(fā)明的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩、磁鏈和電流的穩(wěn)態(tài)實驗波形；
[0041] 圖10為兩種直接轉(zhuǎn)矩控制策略下的磁鏈軌跡波形圖；其中，圖10(a)為傳統(tǒng)直接 轉(zhuǎn)矩控制，
[0042] 圖10 (b)為本發(fā)明的基于ZVI-CPffM策略的直接轉(zhuǎn)矩控制；
[0043] 圖11為兩種直接轉(zhuǎn)矩控制策略的相電流諧波分析對比圖；
[0044] 圖12為傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)實驗波形；
[0045] 圖13為本發(fā)明的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)實驗波形。
【具體實施方式】
[0046] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述。
[0047] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0048] 本發(fā)明是基于ZVI-CPffM策略的五相永磁容錯電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制方法，具體原理 框圖如圖1所示。給定轉(zhuǎn)速ω:與實際轉(zhuǎn)速ω "之差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到給定轉(zhuǎn)矩T Λ與估測 轉(zhuǎn)矩?；做差得到Δ?\，由轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩角的關(guān)系可知，Δ?；經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到轉(zhuǎn)矩角的變化量 A δ。磁鏈觀測器得到的磁鏈觀測值^和定子磁鏈角度Θ s以及Δ δ，通過參考磁鏈誤差 計算模塊（RFEC)以及空間電壓估算模塊，計算產(chǎn)生空間電壓矢量在靜止坐標(biāo)系的分量Usa 和Usfi，最后由ZVI-CPffM模塊，發(fā)出五相PffM波對電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈實現(xiàn)更加準(zhǔn)確、平滑的 控制。
[0049] 具體實施方案包括以下步驟：
[0050] 1.五相定子電流ia、ib、i。、ij i ^由電流霍爾傳感器采集后，經(jīng)Clark坐標(biāo)變換 后得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電流分量ia和i e的表達(dá)式為
[0051]
[0052] 由電壓采樣單元得到的母線電壓Ud。和逆變器的開關(guān)狀態(tài)S a、Sb、S。、Sd、L分別計 算得到五相定子相電壓uA、uB、ue、uD、u E并經(jīng)Clark變換后得到兩相靜止坐標(biāo)系下的u α和 Up的表達(dá)式為
[0054] 2.利用光電編碼盤獲得五相永磁容錯電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角Θ y并由此計算出電機(jī) 的實時轉(zhuǎn)速(見式3)，與給定轉(zhuǎn)速ω/做差之后經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器得到給定轉(zhuǎn)矩T Λ
[0056] 或者采用如圖3所示的無位置傳感器運行方式：
[0057] 去掉圖1中控制框圖的轉(zhuǎn)速外環(huán)，利用一種簡易的定位策略定位永磁同步容錯電 機(jī)的初始位置，具體實現(xiàn)為：
[0058] 1)永磁同步電機(jī)的啟動必須知道初始位置信息，采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略，由于其 采用定子磁場定向技術(shù)，所以必須知道定子磁場的初始位置；
[0059] 2)本文通過通入（1，0,0,0,0)的電壓矢量，且各相占空比設(shè)為0.65,來實現(xiàn)將定 子磁場定向為與A相（α軸）重合的位置。這里需要說明的是，本發(fā)明未采用（1，1，0,0， 1)的電壓大矢量和（1，〇,〇,〇，1)的電壓小矢量，而是采用了（1，〇,〇,〇,〇)的電壓中矢量。 因為如果采用（1，1，〇,〇，1)的電壓大矢量，由于初始定位時的轉(zhuǎn)速非常低，定子相電壓幾 乎全部加在定子電阻上，如果采用電壓大矢量定位，在定位過程中會出現(xiàn)過流報錯或定位 結(jié)束后出現(xiàn)過流報錯的情況；而采用（1，〇,〇,〇，1)的電壓小矢量定位，若電機(jī)所處的靜止 位置距離定位位置較遠(yuǎn)，實驗中有時會出現(xiàn)無法定位的情況。針對以上情況，本發(fā)明采用通 入（1，〇,〇,〇,〇)的電壓中矢量進(jìn)行初始定位。同時，為了進(jìn)一步加強(qiáng)電機(jī)初始定位的可靠 性，以及避免初始啟動電壓過大時進(jìn)行定位會發(fā)生過流現(xiàn)象，本發(fā)明通過多次實驗驗證，將 定位程序中的各相占空比設(shè)為0.65,再結(jié)合此前的電壓中矢量，可保證永磁同步電機(jī)實驗 中硬件電路不報錯的情況下實現(xiàn)可靠定位。
[0060] 3)直接給定轉(zhuǎn)矩指令ΤΛ作為之后的轉(zhuǎn)矩角PI環(huán)節(jié)輸入之一。
[0061] 3.通過此前計算出的ia和i e以及U α和U e，采用改進(jìn)的"電壓法"估測磁鏈并在 兩相靜止坐標(biāo)系下計算電磁轉(zhuǎn)矩?；。
[0062] 這里沒有選用"電流法"估測磁鏈，是因為"電流法"估測定子磁鏈時需要獲得實 時轉(zhuǎn)子位置角，而直接轉(zhuǎn)矩控制相對于變壓變頻控制以及矢量控制而言，采用定子磁場定 向技術(shù)以及在運算過程中就可獲得定子磁鏈位置角，因此本身就是一種天然的無位置傳感 器控制算法。所以，為了易于實現(xiàn)無位置運行的直接轉(zhuǎn)矩控制（即上述步驟2中的無位置 傳感器運行方式），本發(fā)明采用"電壓法"進(jìn)行磁鏈的估測