[发明专利]基于虚拟信号注入的同步电机的最大转矩电流比控制方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟信号注入的同步电机的最大转矩电流比控制方法。通过向定子电流角度注入一个微小信号来获得电磁转矩对定子电流角度的导数，以此获得定子电流角度参考值，再利用固定的转矩常数和一个开环补偿的积分器获得定子电流幅值参考值，由此获得d‑q轴的电流参考值。本发明提出的更加准确的公式保证了稳态的精度，方波的注入以及处理过程提升了动态的响应。

技术领域

本发明涉及了一种永磁同步电机最大转矩电流比控制，尤其涉及了一种基于虚拟信号注入的最大转矩电流比控制。

背景技术

由于磁路的各向异性，内置式永磁同步电机的d轴和q轴电感不相等，因此内置式永磁同步电机的转矩包含永磁转矩和磁阻转矩两部分。这两部分之间存在一个最佳的组合，使得在相同的转矩下定子电流最小，这种运行状态被称为最大转矩电流比控制。

为了获得最大转矩电流比时的d-q轴电流参考值，常用的方法是先通过转速环得到q轴电流参考值，然后通过一个包含d轴电感L_d、q轴电感L_q和永磁体磁链ψ_f的公式获得d轴电流参考值。

但是电机运行过程中，由于铁芯饱和和温度提升的影响，L_d、L_q和ψ_f都会发生变化，因此通过公式求得的d轴电流参考值会偏离实际的最大转矩电流比控制下的值。这会使得定子电流变大，电机效率降低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供了一种基于虚拟信号注入的内置式永磁同步电机的最大转矩电流比控制，可以达到一个更加精确的最大转矩电流比控制，提高电机效率。

本发明的技术方案如下：

一种基于虚拟信号注入的同步电机的最大转矩电流比控制方法，通过虚拟信号注入的方法获得定子电流角度参考值，通过转矩常数的补偿算法获得定子电流幅值参考值，由定子电流角度参考值、定子电流幅值参考值获得d-q轴的参考电流；

所述的通过虚拟信号注入的方法获得定子电流角度参考值具体如下：采集到电机的三相电流之后，结合转子位置的角度信息，进行坐标变换得到d-q轴电流，进一步获得定子电流角度实际值，然后向定子电流角度实际值中注入一个小于0.005伏的方波信号，利用式(4)和式(8)计算分别得到未注入信号的电磁转矩T_e、注入信号后的电磁转矩T_e^h，

其中，ω_m是机械角速度，ω_e是电角速度；R是定子电阻，L_d是d轴电感；v_d、v_q、i_d、i_q分别表示d-q轴的电压、电流；i_d^h、i_q^h分别是注入信号之后的d-q轴电流，Υ是注入方波信号的幅值，在原点处进行泰勒展开，在二次项后截断，从而获得转矩对定子电流角度实际值的导数，对这个值进行积分获得定子电流角度参考值。

所述的通过转矩常数的补偿算法获得定子电流幅值，通过开环的积分补偿有效应对电机参数的变化，而固定的转矩常数项又加速收敛的过程，具体如下：采用一种固定的转矩常数和一个开环补偿的积分器来获得定子电流幅值参考值I_s^*，

其中K_i是积分器的系数，K_t是转矩常数，T_e^*是电磁转矩参考值，s是拉普拉斯算子。

所述的由定子电流角度参考值、定子电流幅值参考值获得d-q轴的参考电流具体如下：