[发明专利]一种混合励磁同步电机直接预测功率控制方法

说明书

本发明公开了一种混合励磁同步电机直接预测功率控制方法，实现了混合励磁同步电机直接功率控制，通过控制策略计算d轴参考电流i_dref、q轴参考电流i_qref、励磁参考电流i_fref，得到定子磁链给定值；基于瞬时功率预测模型、参考电流及定子磁链给定值和估算值，有效控制电机瞬时有功与无功功率。本发明提出的控制方法有效提高了控制系统效率与功率因数，实现了节能控制；转矩和转速动态响应更快；减少了系统可调参数，磁链与转矩波动更小，抗扰动能力更强，鲁棒性更好；充分发挥了混合励磁同步电机低速大转矩和宽调速的优点，实现了混合励磁同步电机的高效增磁与弱磁控制，对推动混合励磁同步电机在电动汽车中的应用具有一定的价值。

技术领域

本发明属于电气传动技术领域，具体涉及一种混合励磁同步电机直接预测功率控制方法。

背景技术

电动汽车电驱动系统要求电机体积小、重量轻、功率密度高、效率高、可靠性高、起动转矩大、过载能力强及调速范围宽。混合励磁同步电机因其具有低速大转矩、宽调速范围，功率/转矩密度高等特点在电动汽车领域具有非常好的应用前景。混合励磁同步电机结合了永磁同步电机与电励磁同步电机的优点，同时又回避了各自的缺点，永磁体和电励磁两种励磁源在气隙中相互作用，当电励磁绕组通入正向励磁电流时，电机处于增磁运行状态，提高了电机带载能力；当电励磁绕组通入反向励磁电流时，电机处于弱磁运行状态，拓宽了电机调速范围。

目前，混合励磁同步电机的控制方法及其驱动系统研究较少，基本可以分为两类：矢量控制和直接转矩控制，其中矢量控制技术存在动态响应慢等问题，直接转矩控制存在转矩脉动大等问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种混合励磁同步电机直接预测功率控制方法，解决现有技术中存在的混合励磁同步电机矢量控制系统动态响应慢、驱动系统运行效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种混合励磁同步电机直接预测功率控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：从混合励磁同步电机的主电路采集相电流i_a、i_b和励磁电流i_f、母线电压U_dc和励磁电压U_f，将采集到的信号经电压跟随、滤波、偏置及过压保护的信号调理后送入控制器进行处理，对电机进行准确初始位置检测，得出转速n和转子初始位置角θ_r；

步骤2：将采集的相电流i_a、i_b经步骤1所述的信号调理和A/D转换，经过abc三相静止坐标系到αβ坐标变换得到两相静止参考αβ坐标系下的α轴电流i_α和β轴电流i_β；利用步骤1得到的直流母线电压U_dc和逆变器开关状态S_a、S_b、S_c计算两相静止参考αβ坐标系的α轴电压u_α和β轴电压u_β；利用u_α、u_β与i_α、i_β计算定子磁链ψ_s的幅值|ψ_s|、磁链位置角θ_s；

步骤3：将步骤1得到的转速n与给定转速n_ref做差比较后得到转速偏差Δn，转速偏差Δn经过速度调节器后得到电磁转矩参考值T_eref；将T_eref和步骤1得到的转速n在两相旋转dq坐标系中进行运算获得d轴电流参考值i_dref、q轴电流参考值i_qref和励磁电流参考值i_fref；