一种可变电容驱动电机转矩控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于电机控制技术领域，提供了一种可变电容驱动电机转矩控制方法及装置。其中本发明专利技术的方法包括：获取电机的实际转矩值和实际磁链值；根据实际转矩值和实际磁链值获取k+1时刻的预测转矩值和预测磁链值；根据实际磁链值和定子磁链额定值的关系，确定工作模式并选取价值函数以确定输出矢量值；所述价值函数根据预测转矩值、预给定的转矩参考值，和，预测磁链值及实际磁链值计算获得，输出矢量值作用于逆变器以改变电机的转矩，转矩参考值根据可变电容确定；电机带动可变电容转动，以使可变电容到达匹配位置。本发明专利技术基于磁链是否需要限幅进行分情况处理，提高了电机的控制效果，从而提升了可变电容的调节效率。节效率。节效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可变电容驱动电机转矩控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及电机控制
，具体涉及一种可变电容驱动电机转矩控制方法及装置。

技术介绍

[0002]等离子体在半导体、LCD面板、太阳能等行业有着相当广泛且关键的应用，射频是产生等离子体的关键设备之一。射频源的特征阻抗通常为50Ω，但是等离子体的工艺种类很多，等离子体反应腔室各异，这就带来了射频源与等离子体之间的阻抗匹配问题。阻抗匹配器主要有自动式、手动式及固定式几种。其目的均为实现阻抗匹配，将射频功率最大化地输送至反应腔室。
[0003]当在反应腔室内进行特定工艺时，反应腔室内的阻抗变化很大，因而计算得到的可变电的调整量就很大，即，需要对可变电容进行大范围的调整，从而往往造成阻抗匹配的速率较慢不能满足反应腔室内的阻抗变化，进而造成阻抗匹配失败、导致工艺无法进行；即使在某一时间勉强匹配成功，但由于阻抗变化很大，可变电容会随着阻抗的变化发生很大的调整，在调整的过程中可能会造成阻抗匹配失败。在此期间，电机转矩脉动，稳定性低，影响着匹配效率。
[0004]为了解决上述问题，需要一种电机转矩的控制方法，针对阻抗匹配时可变电容需要大范围调整时，分情况对用于调整可变电容电容值的电机进行转矩控制，降低电机转矩脉动，从而提高匹配效果。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种可变电容驱动电机转矩控制方法及装置，以解决目前射频源与等离子体之间进行阻抗匹配时，可变电容进行大范围调整时，驱动可变电容电容值变化的电机转矩脉动，导致稳定性及阻抗匹配效率低的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供的一种可变电容驱动电机转矩控制方法，包括：获取电机的实际转矩值和实际磁链值；根据实际转矩值和实际磁链值获取k+1时刻的预测转矩值和预测磁链值；根据实际磁链值和定子磁链额定值的关系，确定工作模式并选取价值函数以确定输出矢量值；所述价值函数根据预测转矩值、预给定的转矩参考值，和，预测磁链值及实际磁链值计算获得，所述输出矢量值作用于逆变器以改变电机的转矩，所述转矩参考值根据可变电容当前位置确定；电机带动可变电容转动，以使可变电容到达匹配位置。
[0007]可选地，所述预测转矩值和所述预测磁链值通过转矩控制模型获取，所述转矩控制模型的确定方法，具体包括：根据永磁无刷直流电机连续方程，将定子磁链作为输出变量，获取电机状态空间方程：
[0008]式中，，为转子角频率，为定子电阻，、为电机轴旋转坐标系上的电感分量，分别为电机轴转子磁链分量，为转子永磁体磁链；，、为电机轴定子磁链分量，，、分别为电机轴定子电压分量，、由三相定子绕组电压经过Clark和Park坐标变换后得到；根据一阶前向欧拉公式对电机状态空间方程进行离散化，获取电机定子磁链离散数学模型为：
[0009]式中，I为单位矩阵，为控制周期；根据电机当前时刻采样得到的定子磁链，以预测在不同矢量作用下的下一个控制周期的定子磁链；同理，得到电机定子电流预测模型为：
[0010]其中，，；电机的转矩控制模型表示为：，其中为电机极对数。
[0011]可选地，所述根据实际磁链值和定子磁链额定值的关系，确定工作模式并选取价值函数以确定输出矢量值，具体包括：当定子磁链额定值大于等于磁链实际值，利用价值函数一在六个非零矢量和两个零矢量中寻找最优解并确定转矩差值参数，分别计算第一电压矢量u
opt1
和第二电压矢量u
opt2
的占空比、；
当定子磁链额定值小于磁链实际值，利用价值函数二在六个非零矢量和两个零矢量中选择出最优矢量，最优矢量直接作用于逆变器以控制电机。
[0012]可选地，所述价值函数一具体为；所述价值函数二具体为；其中，λ1、λ2分别转矩和磁链误差的权重系数。
[0013]可选地，当定子磁链额定值大于等于磁链实际值时，在计算第一电压矢量u
opt1
和第二电压矢量u
opt2
的占空比、之后，所述方法还包括：根据给定转速值和实际转速值经PI调节器获取输出转矩参考值，并根据输出转矩参考值和实际转矩值经滞环控制器获取滞环输出信号；所述滞环输出信号与所述实际转矩值是否在滞环区间内相关联。
[0014]可选地，当定子磁链额定值大于等于磁链实际值，所述矢量值的输出，具体包括：当实际转矩值在滞环区间外时，第二电压矢量u
opt2
补偿第一电压矢量u
opt1
，在一个控制周期中第一电压矢量u
opt1
和第二电压矢量u
opt2
作用后接零矢量；第一电压矢量的占空比为，第二电压矢量的占空比为，零矢量的占空比为；当实际转矩值在滞环区间内时，在一个控制周期中第一电压矢量u
opt1
直接接零矢量；第一电压矢量的占空比为，零矢量的占空比为。
[0015]可选地，所述滞环输出信号
[0016]其中，为滞环的容差值，
“”
或
“”
表示实际转矩值在滞环区间外，
“”
表示观测到实际转矩值大于输出转矩参考值，需要减小电磁转矩；
“”
表示实际转矩值小于输出转矩参考值，发出增大电磁转矩的信号；
“”
表示实际转矩值在滞环区间内，系统保持当前的状态。
[0017]可选地，所述第一电压矢量u
opt1
的占空比和所述第二电压矢量u
opt2
的占空比分别为：，其中，、分别为零矢量和第一电压矢量u
opt1
应用于电机的转矩变化率；
，其中，，为k+1时刻不同矢量作用下的转矩控制值，n1、n2、n0分别为第一电压矢量u
opt1
、第二电压矢量u
opt2
和零矢量u0作用下转矩差值参数。
[0018]第二方面，本专利技术提供的可变电容驱动电机转矩控制装置，所述装置执行计算机程序时实现上述任一种方法的步骤。
[0019]采用上述技术方案，本申请具有如下有益效果：根据实际磁链值和定子磁链额定值的关系，以确定磁链是否需要限幅，分情况选取价值函数，在磁链不需要限幅是直接考虑转矩跟踪的控制效果，起到了转矩环控制器的作用；当磁链需要限幅时，起到了限制磁链幅值以及兼顾转矩控制的作用，降低了电机转矩脉动，从而提高了阻抗匹配的效率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0021]图1示出了本专利技术实施例提供的一种可变电容驱动电机转矩控制方法的逻辑图；图2示出了本专利技术实施例提供的一种可变电容驱动电机转矩控制方法的流程图；图3示出了本专利技术实施例提供的电压矢量分布示意图；图4a
‑
4c示出了本专利技术实施例提供的电压矢量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变电容驱动电机转矩控制方法，其特征在于，包括：获取电机的实际转矩值和实际磁链值；根据实际转矩值和实际磁链值获取k+1时刻的预测转矩值和预测磁链值；根据实际磁链值和定子磁链额定值的关系，确定工作模式并选取价值函数以确定输出矢量值；所述价值函数根据预测转矩值、预给定的转矩参考值，和，预测磁链值及实际磁链值计算获得，所述输出矢量值作用于逆变器以改变电机的转矩，所述转矩参考值根据可变电容确定；电机带动可变电容转动，以使可变电容到达匹配位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测转矩值和所述预测磁链值通过转矩控制模型获取，所述转矩控制模型的确定方法，具体包括：根据永磁无刷直流电机连续方程，将定子磁链作为输出变量，获取电机状态空间方程：，式中，，为转子角频率，为定子电阻，、为电机轴旋转坐标系上的电感分量，分别为电机轴转子磁链分量，为转子永磁体磁链；，、为电机轴定子磁链分量，，、分别为电机轴定子电压分量，、由三相定子绕组电压经过Clark和Park坐标变换后得到；根据一阶前向欧拉公式对电机状态空间方程进行离散化，获取电机定子磁链离散数学模型为：，式中，I为单位矩阵，为控制周期；根据电机当前时刻采样得到的定子磁链，以预测在不同矢量作用下的下一个控制周期的定子磁链；同理，得到电机定子电流预测模型为：，
其中，，；电机的转矩控制模型表示为：，其中为电机极对数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据实际磁链值和定子磁链额定值的关系，确定工作模式并选取价值函数以确定输出矢量值，具体包括：当定子磁链额定值大于等于磁链实际值，利用价值函数一在六个非零矢量和两个零矢量中寻找最优解并确定转矩差值参数，分别计算第一电压矢量u
opt1
和第二电压矢量u
opt2
的占空比、；当定子磁链额定值小于磁链实际值，利用价值函数二在六个非零矢量和两个零矢量中选择出最优矢量，最优矢量直接作用于逆变器以控制电机。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述价值函数一具体为；所述价值函数二具体为；其中，、分别转矩和磁链误差的权重系数。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当定子磁链额定值大于等于磁链实际值时，在计算第一电压矢量u
opt1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱培文，尹巧星，束寅志，
申请(专利权)人：江苏神州半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：