1.一种永磁同步电机直接转矩控制系统,其特征在于,包括:第一电压传感器、第二压力传感器、电流传感器、永磁同步电机、磁链观测器、转矩观测器、转速调节器、转矩滞环控制器、磁链滞环控制器、电容电压滞环控制器、改进合成矢量开关模块、容错型逆变器;
所述第一电压传感器、电流传感器与所述容错型逆变器的输出端连接;所述第一电压传感器、电流传感器的输出端分别与所述磁链观测器的输入端、转矩观测器的输入端、永磁同步电机连接;所述磁链观测器的输出端与所述磁链滞环控制器的输入端连接;所述转矩观测器的输出端、永磁同步电机与所述转速调节器的输入端连接;所述转速调节器的输出端与所述转矩滞环控制器的输入端连接;所述第二压力传感器并接在所述容错型逆变器的直流侧电容两端,所述第二压力传感器的输出端与所述电容电压滞环控制器的输入端连接;所述转矩滞环控制器的输出端、磁链滞环控制器的输出端、电容电压滞环控制器的输出端均与所述改进合成矢量开关模块的输入端连接;所述改进合成矢量开关模块根据输入的信号产生控制所述容错型逆变器的控制信号。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机直接转矩控制系统,其特征在于,所述容错型逆变器,包括:直流电源模块、三个主桥臂电路模块、一个辅桥臂电路模块、三个交流开关器件;
所述直流电源模块、三个主桥臂电路模块、辅桥臂电路模块并联;
所述主桥臂电路包括:自动切断电路、桥臂电路;
所述辅桥臂电路包括:自动接通电路、桥臂电路;
所述辅桥臂电路中的桥臂电路分别与所述主桥臂电路的桥臂电路之间串接所述交流开关器件。
3.如权利要求2所述的永磁同步电机直接转矩控制系统,其特征在于,所述桥臂电路包括:三个全控型功率开关管、六个二极管;两个所述全控型功率开关管串联,并各自与一个二极管并联;第三个所述全控型功率开关管与另外四个所述二极管构成桥式电路结构,并与两个串联的所述全控型功率开关管并联。
4.如权利要求2或3所述的永磁同步电机直接转矩控制系统,其特征在于,所述直流电源模块包括:直流电源、直流侧上电容、直流侧下电容,所述直流侧上电容与直流侧下电容串联后与所述直流电源并联。
5.如权利要求2或3所述的永磁同步电机直接转矩控制系统,其特征在于,所述自动切断电路为快速熔丝;所述自动接通电路为可控开关;所述交流开关器件为双向晶闸管。
6.一种永磁同步电机直接转矩控制方法,适用于上述永磁同步电机直接转矩控制系统;所述永磁同步电机直接转矩控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:获取永磁同步电机定子三相电压、三相电流,对三相电压、三相电流进行坐标变化,获得在αβ坐标系下的电压、αβ坐标系下的电流、dq坐标系下的电流分量;
步骤2:获取永磁同步电机定子的磁链幅值的实际值、磁链幅值的参考值、定子磁链矢量所在扇区位置信号、电磁转矩实际值、电机真实转速、电机给定转速;通过电机真实转速、电机给定转速计算电磁转矩参考值;
步骤3:分别获取直流电源侧两个直流侧电容两端的电压值,根据两个直流侧电容两端的电压值获取电容电压滞环输出信号;根据磁链幅值的实际值、磁链幅值的参考值获取磁链滞环输出信号;根据磁转矩参考值、电磁转矩实际值获取转矩滞环输出信号;
步骤4:通过定子磁链矢量所在扇区位置信号、电容电压滞环输出信号、磁链滞环输出信号、转矩滞环输出信号获取待合成矢量;根据如下矢量合成顺序合成待合成矢量:零矢量→与中矢量作用效果相反的小矢量→零矢量→小矢量→中矢量→大矢量→小矢量;
将待合成矢量转化为开关脉冲信号以驱动永磁同步电机。
7.如权利要求6所述的永磁同步电机直接转矩控制方法,其特征在于,待合成矢量合成过程中每个矢量的开关周期获取方式为:将合成矢量分为奇数合成矢量和偶数合成矢量;在一个开关周期时间内,当待合成矢量为奇数合成矢量时,中矢量和与中矢量作用效果相反的小矢量的作用时间相同,作用时间都为 位置相同的小矢量对的作用总时间为 大矢量的作用时间为 零矢量的作用时间为 其中Ts为一个开关周期时间;
当待合成矢量为偶数合成矢量时,中矢量和与中矢量作用效果相反的小矢量的作用时间相同,作用时间都为 位置相同的小矢量对的作用总时间为 大矢量的作用时间为 零矢量的作用时间为其中Ts为一个开关周期时间。
8.如权利要求7所述的永磁同步电机直接转矩控制方法,其特征在于,在合成待合成矢量过程中,包括对磁链幅值、转矩和中点电位进行调整;其中对中点电位调整方法如下:将位置相同的小矢量对中的两个基本小矢量分为第一小矢量和第二小矢量;其中第一小矢量为A、B、C三相状态中有一相为0电平的小矢量,第二小矢量为A、B、C三相状态中有两相为0电平的小矢量;第一小矢量的作用时间为: 第二小矢量的作用时间为:当ix>0且ΔU=Uc1‑Uc2>m时,则
当ix>0且ΔU=Uc1‑Uc2<‑m时,则
当ix<0且ΔU=Uc1‑Uc2>m时,则
当ix<0且ΔU=Uc1‑Uc2<‑m时,则
当时ΔU=Uc1‑Uc2∈[‑m,m],则
其中,ix为第一小矢量的中点电流;Uc1为直流侧上电容电压;Uc2为直流侧下电容电压;m为电容电压滞环宽度;k为调整因子。
9.如权利要求7或8所述的永磁同步电机直接转矩控制方法,其特征在于,所述中点电流的获取方法为:当待合成矢量为奇数合成矢量时,中点电流的计算公式如下:
当待合成矢量为偶数合成矢量时,中点电流的计算公式如下:
其中,io为中点电流;ix为第一小矢量的中点电流;iy为中矢量的中点电流;k为调整因子。