[发明专利]一种永磁同步电机的变PID参数电流环启动方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机的变PID参数电流环启动方法，其特征在于，该方法通过位置估算器、电流环控制参数整定模块、电流PID控制环、SVPWM调制模块和三相逆变器生成永磁同步电机驱动信号，控制永磁同步电机启动；该方法包括以下步骤：

(1)永磁同步电机启动前，使电机转子N极与三相定子坐标系ABC中的A轴重合；定义α-β坐标系的α轴和三相定子坐标系ABC坐标系的A轴重合，β轴逆时针超前α轴90度电角度；d-q坐标系的d轴与永磁体转子的N极重合，q轴逆时针超前d轴90度电角度；定义d-q坐标系的d轴与三相定子坐标系ABC的A轴夹角为转子位置角；

(2)采集时刻t时永磁同步电机三相绕组上的电流i_a，i_b，i_c，通过Clark变换将i_a，i_b，i_c转换为α-β坐标系的α轴分量i_α和β轴分量i_β；再通过Park变换将i_α和i_β转换为d-q坐标系的d轴分量I_d和q轴分量I_q；其中，I_d为电机定子励磁分量电流，I_q为电机定子转矩分量电流；I_d和I_q的表达式为：

给定电机定子励磁分量电流的控制期望值为电机定子转矩分量电流的控制期望值为计算与I_d的差值以及与I_q的差值为：

(3)构建启动过程中给定的转子位置角角度函数：θ＝f(t)，f(t)为关于时间t的单调递增函数；永磁同步电机启动后，位置估算器实时估算t时刻的转子位置角θ′；将θ′与t时刻的转子位置角角度函数给出的角度值θ求差，得到角度误差值Δθ，Δθ＝θ-θ′：

(4)构建电流PID控制环的PID控制模型为：

其中，x为PID控制模型的输入变量，u_max为电流环输出最大限幅值，u(t)为PID控制模型的输出变量，K_p为比例控制参数，K_i为积分控制参数，K_d为微分控制参数，Δθ为位置估算器估算的t时刻的转子位置角θ′与转子位置角角度函数给出的t时刻给定位置角θ之间的误差值，即Δθ＝θ-θ′；Δθ_min、x_max、x_min均为预先设定的阈值；

K_p、K_i、K_d均由电流环控制参数整定模块根据Δθ、ΔI_d和ΔI_q更新，其更新的步骤为：

S1：构建控制参数更新模型为：

其中，i表示更新的次数，λ₁为根据Δθ对控制参数进行整体整定的系数，λ₂为比例参数整定系数，λ₃为积分参数整定系数，λ₄为微分参数整定系数，其中，λ₁≥0，λ₂≥0，λ₃≥0，λ₄≥0；

S2：令x＝ΔI_d，根据控制参数更新模型计算出对应的K_p、K_i、K_d；将Δθ、x＝ΔI_d以及计算出的K_p、K_i、K_d带入PID控制模型，得到ΔI_d对应的PID控制电压U_d；

S3：令x＝ΔI_q，根据控制参数更新模型计算出对应的K_p、K_i、K_d；将Δθ、x＝ΔI_q以及计算出的K_p、K_i、K_d带入PID控制模型，得到ΔI_q对应的PID控制电压U_q；

(4)通过Park逆变换将U_d和U_q从d-q坐标系上变换到两相定子静止坐标系上，形成两相电压信号U_α、U_β发送给SVPWM调制模块和位置估算器，Park逆变换的表达式为：

SVPWM调制模块根据U_α、U_β通过空间矢量调制计算出六路PWM调制波，控制三相逆变器在直流母线电压U_dc的作用下输出三相对称交流正弦电压，驱动永磁同步电机启动。