[发明专利]一种考虑非线性特性的永磁同步电动机模拟器及其控制方法

权利要求书

1.一种考虑非线性特性的永磁同步电动机模拟器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测永磁同步电动机在额定转速下的反电势波形，计算得到单位转速下永磁同步电动机的反电势数据并建立电动机反电势表；

在永磁同步电动机反电势非正弦条件下，建立基于两相同步旋转坐标系的非线性永磁同步电动机的数学模型，并对模型进行离散化处理；其中，所述非线性永磁同步电动机数学模型包括定子电压方程，具体为：

其中，L_d，L_q为dq轴等效电感；u_d，u_q分别是永磁同步电动机定子的dq轴电压分量；i_d，i_q分别是永磁同步电动机定子的dq轴电流分量；R是永磁同步电动机定子的电阻；e_d，e_q为永磁同步电动机的dq轴反电势分量；ω_e为永磁同步电动机电动机的电角速度；

所述非线性永磁同步电动机数学模型包括电磁转矩方程，具体为：

其中，P为永磁同步电动机的极对数；ω_m为永磁同步电动机的机械角速度；

所述非线性永磁同步电动机数学模型包括运动方程，具体为：

其中：

ω_e＝Pω_m

式中，J为永磁同步电动机的转动惯量；Te为永磁同步电动机的电磁转矩；T_L为永磁同步电动机的负载转矩；B为永磁同步电动机的摩擦系数；θ_e为永磁同步电动机的电角度；

检测电机驱动器输出三相电压，经坐标变换并结合当前周期的电角度得到交直轴电压分量；根据当前周期的电角度和电动机反电势表中的反电势数据，获取永磁同步电动机当前周期的三相反电势，经坐标变换并结合当前周期的电角度转换成交直轴反电势分量；

将所述交直轴电压分量和交直轴反电势分量作为非线性永磁同步电动机数学模型的输入，运用所述模型解算出下一周期虚拟永磁同步电动机的dq轴电流并将其作为下一周期闭环控制的指令电流，并利用模型解算出下一周期的机械角速度、电角度和电动机转速，用于计算下一周期的永磁同步电动机反电势和提供下一周期坐标变换的电角度；

检测三相全桥变换器输出三相电流，经坐标变换并结合当前周期的电角度得到交直轴电流分量；及将上一周期根据模型所解算出的dq轴电流作为当前周期的指令电流，并对当前周期的指令电流和交直轴电流分量的差值进行闭环控制调节，其输出结果经帕克反变换后得到输出电压通入SVPWM调制模块，使三相全桥变换器实际输出上一周期所解算出的指令电流。

2.根据权利要求1所述一种考虑非线性特性的永磁同步电动机模拟器控制方法，其特征在于：所述方法中交直轴反电势分量含有高次谐波，具体为：

其中，e_d，e_q为永磁同步电动机的dq轴反电势分量；θ_e为永磁同步电动机的电角度；n为谐波次数；e_d0、e_q0为永磁同步电动机dq轴反电势的直流分量；为永磁同步电动机dq轴反电势的高频分量。