1.一种混合励磁同步电机损耗最小直接转矩控制方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1:从电机主电路采集相电流ia、ib和励磁电流if、母线电压Udc和励磁电压Uf,将采集到的信号经电压跟随、滤波、偏置及过压保护等信号调理后送入控制器进行处理,对电机进行准确初始位置检测,得出转速n和转子初始位置角θr;
步骤2:将步骤1得到的相电流ia、ib,经过3s/2s变换得到两相静止坐标系下α轴电流iα和β轴电流iβ,再经过2s/2r变换得到两相旋转坐标系下的d轴电流id和q轴电流iq;利用步骤
1得到的θr、if与iα、iβ计算定子磁链ψs的幅值、磁链位置角θs和电磁转矩Te;
步骤3:利用编码器实测转速n、给定转速nref与步骤2得到的电磁转矩Te,求功角增量Δδ;
步骤4:将步骤1得到的励磁电流if和母线电压Udc、步骤2得到的d轴电流id和q轴电流iq、步骤3得到的转速n与电磁转矩参考值Teref送入参考电流计算模块,根据转速判断电机运行区间:当实际转速小于额定转速时,则混合励磁同步电机运行于低速区,进入步骤5,否则,混合励磁同步电机运行于高速区,进入步骤6;
步骤5:混合励磁同步电机运行于低速区,基于损耗最小直接转矩控制策略,计算得到d轴电流参考值idref、q轴电流参考值iqref、励磁电流参考值ifref和计算定子磁链参考值ψsref;
步骤6:混合励磁同步电机运行于高速区,基于损耗最小直接转矩控制策略,计算得到d轴电流参考值idref、q轴电流参考值iqref、励磁电流参考值ifref和计算定子磁链参考值ψsref;
步骤7:利用步骤2得到的ψs、θs、iα、iβ,步骤3得到的Δδ,步骤5或6得到的ψsref计算定子α轴电压uα、β轴电压uβ;
步骤8:将步骤7得到的定子α轴电压uα、β轴电压uβ和步骤1得到的母线电压Udc送入空间矢量脉冲宽度调制模块后输出6路脉冲宽度调制信号,驱动主功率变换器;同时将步骤1中采集的励磁电流if,经信号调理与A/D转换后,与步骤5或步骤6得到的励磁电流参考值ifref一起送入直流励磁脉宽调制模块,运算输出4路脉冲宽度调制信号来驱动励磁功率变换器。
2.根据权利要求1所述的一种混合励磁同步电机损耗最小直接转矩控制方法,其特征在于,所述步骤2具体为:将采集的相电流ia、ib经信号调理和A/D转换,经过三相静止坐标系到两相静止坐标系的3/2变换得到两相静止坐标系下的α轴电流iα和β轴电流iβ,再经过两相静止坐标系到两相旋转坐标系的2s/2r变换得到两相旋转坐标系下的d轴电流id和q轴电流iq;利用步骤1得到的θr、if与iα、iβ计算定子磁链ψs的幅值、磁链位置角θs和电磁转矩Te:在两相静止αβ参考坐标系中,混合励磁同步电机的磁链方程为:
式中,ψm为永磁磁链;Mf为电枢绕组与励磁绕组间的互感;Lα、Lβ分别为定子电感在α轴和β轴的分量;ψα、ψβ分别为定子磁链ψs在α轴和β轴的分量;
定子磁链ψs的幅值和磁链位置角θs分别为:
在两相静止αβ参考坐标系中,混合励磁同步电机的电磁转矩方程为:
式中,Te为电磁转矩,p为电机极对数。
3.根据权利要求1所述的一种混合励磁同步电机损耗最小直接转矩控制方法,其特征在于,所述步骤3具体为:将编码器实测转速n与给定转速nref比较后得到转速偏差Δn,转速偏差Δn进入速度调节器后得到电磁转矩参考值Teref,将电磁转矩参考值Teref与步骤2得到的电磁转矩Te比较后,得到电磁转矩偏差ΔTe,送入转矩调节器后得到功角增量Δδ。
4.根据权利要求1所述的一种混合励磁同步电机损耗最小直接转矩控制方法,其特征在于,所述步骤5具体为:基于损耗最小直接转矩控制策略,得如下电流分配方案:
式中,系数k2、k3、k4、k5、k6分别为:
其中,idref为d轴电流参考值;iqref为q轴电流参考值;ifref为励磁电流参考值;Ld、Lq分别为d轴与q轴电感;ωe为电角速度;Rs为电枢绕组电阻;Rf为励磁绕组电阻;Teref为电磁转矩参考值;ψm为永磁磁链;Mf为电枢绕组与励磁绕组间的互感;cstr为杂散损耗系数;
混合励磁同步电机定子磁链参考值ψsref为:
5.根据权利要求1所述的一种混合励磁同步电机损耗最小直接转矩控制方法,其特征在于,所述步骤6具体为:基于损耗最小直接转矩控制方法,得如下电流分配方案:
式中,系数k2、k3、k4、k5、k6分别为:
其中,idref为d轴电流参考值;iqref为q轴电流参考值;ifref为励磁电流参考值;Ld、Lq分别为d轴与q轴电感;ωe为电角速度;Rs为电枢绕组电阻;Rf为励磁绕组电阻;Teref为电磁转矩参考值;ψm为永磁磁链;Mf为电枢绕组与励磁绕组间的互感;cstr为杂散损耗系数;nN为额定转速;n实际转速;
混合励磁同步电机定子磁链参考值ψsref为:
6.根据权利要求1所述的一种混合励磁同步电机损耗最小直接转矩控制方法,其特征在于,所述步骤7具体为:混合励磁同步电机定子α轴、β轴电压uα和uβ表示为:
式中,ΔT为采样时间。
7.根据权利要求1所述的一种混合励磁同步电机损耗最小直接转矩控制方法,其特征在于,所述步骤8中的脉冲宽度调制模块为消除指定次数谐波的脉冲宽度调制模块。