[发明专利]一种永磁同步磁阻电机的最大转矩电流比控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步磁阻电机的最大转矩电流比控制方法。

背景技术

传统的电梯驱动主要是以异步电机作为曳引电机，配合异步变频器完成驱动，但这种驱动方式体积大，工作效率低、噪音大，而且需要相应的减速装置等配合。目前，永磁同步电机加变频器的驱动方式正逐步取代传统的驱动方式，永磁同步电机的功率密度、效率都很高，而且结构也相对简单，是很好的节能电机。近年来，随着电力电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。然而随着稀土永磁材料价格迅速增长，而且存在比较大的浮动，提高了永磁同步电机的成本，使其发展受限制。在该背景下，基于永磁同步磁阻电机应用逐渐受到了广泛关注。

矢量控制技术是常用的永磁同步电机控制方法，如公开号为102386834A的中国发明专利申请公开了一种永磁同步电机的矢量控制方法：将等效于转子坐标系下的d轴电流和q轴电流解耦，通过PI调节获得d轴电压和q轴电压，进行空间矢量脉宽调制，用调制后的信号控制牵引逆变器以驱动电机运行；作为解耦控制信号的d轴电流的给定值和q轴电流的给定值通过如下方法获得：将转子实际角速度信号与预先给定角速度信号进行比较，对比较信号进行PI调节后，获得转子的给定转矩；根据给定转矩获得d轴电流的初始给定值；根据实际角速度信号获得d轴电流的调节值；根据d轴电流的初始给定值和d轴电流的调节值获得d轴电流的给定值；根据给定转矩和d轴电流的给定值获得q轴电流的给定值；利用得到的d轴电流和q轴电流的给定值进行解耦，通过PI调节获得d轴电压和q轴电压，然后进行空间矢量脉宽调制，使用调制后的PWM信号控制牵引逆变器以驱动永磁同步电机运行。

在永磁同步磁阻电机中，由于磁路饱和对电机的电感会产生影响，且在电机电流不同的情况下，磁路的饱和程度也不相同，当永磁同步磁阻电机的电流不同时，其q轴电感和d轴电感会有所不同。但现有的永磁同步磁阻电机控制方法中均未考虑电感的变化，控制过程中使用的电感的大小固定不变，这会直接影响到控制算法的准确性，且还会降低电机对负载扰动的响应速度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种永磁同步磁阻电机的最大转矩电流比控制方法。

一种永磁同步磁阻电机的最大转矩电流比控制方法，包括采集电机的当前速度和当前电流，根据当前速度与目标速度的速度差值计算得到电流增量，利用该电流增量调整当前电流，用以对电机进行SVPWM控制；调整当前电流的方法如下：

根据当前电流校正电机的电感，并利用校正后的电感和所述的电流增量，基于最大转矩电流比控制法计算得到d轴电流增量和q轴电流增量，利用所述的d轴电流增量和q轴电流增量对当前电流中对应的分量进行调整。

本发明中根据电机的当前速度与目标速度的速度差值，以及电机参数，利用PID调节器以及最大转矩电流比控制模块，计算得到电流增量。

本发明的最大转矩电流比控制方法中利用电机的当前电流校正电机的电感，能够根据电机的电流大小实时调整电机的电感，避免了现有的最大转矩电流比控制方法中的电感值固定所导致的控制精度下降的问题，大大提高了控制精度，且有利于减小电机对负载扰动或目标速度(控制目标)变化的响应速度。

本发明中采集当前电流实际上为电机的定子的电流，采集时需要采集三相当前电流，对采集到的三相当前电流进行clark&park变换，得到当前电流中的q轴电流分量和d轴电流分量。在利用当前电流进行电感校正时仅需要用到一相当前电流，从采集到的三相中任选一相即可。

通过以下步骤计算q轴电流增量和d轴电流增量：

(1)根据公式：

计算电流分配角φ，其中，L_q、L_d分别为校正后的q轴电感和d轴电感，ψ_f为磁链，Δi_s为电流增量；

(2)根据电流分配角φ和电流增量Δi_s计算q轴电流增量和d轴电流增量。

电机的电流分配角φ是定子电流(即当前电流)与q轴电流的夹角，根据以上公式计算得到的q轴电流增量Δi_q和d轴电流增量Δi_d具有正负性。

校正电机的电感的方法如下：

电机的电感包括电机的q轴电感和d轴电感，获取电机的q轴电感和d轴电感与电流的区间对应关系，利用所述的区间对应关系，根据当前电流的大小确定当前电流对应的q轴电感和d轴电感，分别作为校正后的q轴电感和d轴电感。