[发明专利]一种带机械弹性储能装置的PMSM最大转矩电流比控制方法

说明书

一种带机械弹性储能装置的PMSM最大转矩电流比控制方法，所述方法首先建立由涡簧箱、永磁同步电动机和变频器依次连接而成的带机械弹性储能装置永磁同步电动机的全系统数学模型；然后根据储能装置的性能特点，设计带遗忘因子最小二乘法辨识算法，将其应用于辨识储能装置的转矩和转动惯量；再通过最大转矩电流比控制器的原理，求得d、q轴电流的关系，并在此基础上设计反推控制器，求得d、q轴的控制电压；最后将控制电压输入到永磁同步电动机全系统数学模型中，实现对永磁同步电动机的控制。试验结果表明，本方法能够在保证永磁同步电动机最大转矩电流比运行的同时优化其动态特能，实现了电机的高精度控制，保证机械弹性储能系统平稳高效的储能。

技术领域

本发明涉及一种带机械弹性储能装置的PMSM最大转矩电流比控制方法，属于电机技术领域。

背景技术

机械弹性储能系统以机械涡簧为储能介质。永磁同步电动机(Permanent MagnetSynchronous Motor，PMSM)以其结构简单、转矩惯量比高、效率高等优点被选为机械弹性储能系统的储能用电机。机械弹性储能系统通过控制PMSM拧紧机械弹性储能装置中的涡簧实现电能到机械能的转换与存储。机械弹性储能装置作为大型刚性机械部件，储能时要求PMSM以低速、低损耗运行，但是随着储能过程的进行，机械弹性储能装置的反向转矩越来越大，而系统最大输出转矩受电机本体和功率模块最大工作电流限制，故而需要设计一种方法，在带机械弹性储能装置的PMSM运行时，能够在同等的电流情况下输出更大的转矩，这样就可以存储更多的能量，并同时减小电机损耗，减少逆变器使用容量，改善动态性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种带机械弹性储能装置的PMSM最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere，MTPA)控制方法，实现电机稳定储能，同时提升永磁同步电动机低速运行时的输出转矩。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种带机械弹性储能装置的PMSM最大转矩电流比控制方法，所述方法首先建立由机械弹性储能装置、PMSM、变频器依次连接而成的机械弹性储能系统的全系统数学模型；然后根据机械弹性储能装置时变转矩和转动惯量，设计带遗忘因子的最小二乘算法辨识方法；在此基础上，将反推控制与MTPA控制相结合，设计了永磁同步电动机速度反推控制器和电流反推控制器，求得d、q轴的控制电压；最后将控制电压输入到PMSM全系统数学模型中，实现对PMSM的控制。

上述机械弹性储能用PMSM的控制方法，所述方法包括以下步骤：

a.根据机械弹性储能用PMSM的实际运行参数，建立机械弹性储能装置的全系统数学模型：

T_L＝T_L0+c₁δ＝T_L0+c₁ω_st

u_d＝R_si_d+pψ_d-n_pω_rψ_q

u_q＝R_si_q+pψ_q+n_pω_rψ_d

ψ_d＝L_di_d+ψ_f

ψ_q＝L_qi_q