[发明专利]一种永磁同步电机最大转矩电流比控制装置

说明书

本发明属于永磁同步电机控制领域，并公开了一种永磁同步电机最大转矩电流比控制装置。其包括三相/二相转换单元、二相/三相转换单元、永磁同步电机和改进MTPA控制单元，永磁同步电机与三相/二相转换单元连接，改进MTPA控制单元与二相/三相转换单元连接，三相/二相转换单元与改进MTPA控制单元相连，其中，改进MTPA控制单元通过对原有最大转矩电流比控制方法进行改进，改变d轴参考电流，检测永磁同步电机输入电流矢量I_s值的变化情况，反馈d轴参考电流，使电流矢量I_s变小。通过本发明，计算简单，不依赖永磁同步电机参数，不受其参数变化影响，控制效率高，鲁棒性强。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制领域，更具体地，涉及一种永磁同步电机最大转矩电流比控制装置。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、效率高、过载能力强等优点广泛地应用于各种工业场合。因而研究人员、科学家及工程师对其都进行了深入的研究。

永磁同步电机电气特性的参数主要有四个：定子电阻、d轴电感、q轴电感和永磁体磁链。现在大部分控制方法为了计算简单，通常认为这些参数是固定不变的，但是由于制造误差和永磁同步电机运行时的温度、定子电流饱和的影响，永磁同步电机参数会随之发生变化，并难以实时进行测量，原有的控制方法不能达到很好的控制效果；对于表贴式永磁同步电机而言，理想情况下d、q轴电感相等，i_d＝0控制能达到好的控制效果，但电机实际运行时d、q轴电感并不完全相等；对于内嵌式永磁同步电机而言，电流矢量i_d＝0控制虽然简单，但没有充分利用其凸极性产生的磁阻转矩。而最大转矩电流比控制计算较为复杂，且受永磁同步电机参数变化影响较大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种永磁同步电机最大转矩电流比控制装置，通过在二相/三相转换单元连接和三相/二相转换单元之间设置改进MTPA控制单元，对现有技术中最大转矩电流比控制方法进行改进，改变d轴输入电流，检测永磁同步电机输出电流矢量I_s值的变化情况，反馈改变后的d轴输入电流，由此解决永磁同步电机控制计算复杂和受永磁同步电机参数变化影响较大的缺点。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种永磁同步电机最大转矩电流比控制装置，所述控制装置包括三相/二相转换单元、二相/三相转换单元、永磁同步电机和改进MTPA控制单元，其特征在于，

所述永磁同步电机与所述三相/二相转换单元连接，该三相/二相转换单元将永磁同步电机的实时三相电流转化为q轴和d轴实时电流；

所述改进MTPA控制单元与所述二相/三相转换单元连接，该改进MTPA控制单元用于将预设初始d轴参考电流、q轴和d轴实时电流转化并获得d轴参考电流

所述三相/二相转换单元与所述改进MTPA控制单元相连，所述参考电流与所述d轴实时电流经过运算器和PI控制器后转化为d轴当前参考电压U_d，作为所述三相/二相转换单元的一个输入，同时，预设初始参考转速n_ref、电机实时转速n与所述q轴实时电流通过运算器和PI控制器后转化为q轴当前参考电压U_q，作为所述三相/二相转换单元的另一个输入，该二相/三相转换单元将其两个输入转换为永磁同步电机的控制电压，从而实现永磁同步电机的控制，

其中，所述改进MTPA控制单元获得d轴参考电流是按照下列方式：

利用该q轴和d轴实时电流计算获得实时电流矢量I_s，将该实时电流矢量I_s与预设电流矢量I_s*比较，根据比较的结果对所述预设的d轴参考电流进行调整，从而降低所述实时电流矢量I_s，调整后的d轴参考电流即为所需的d轴参考电流

进一步优选地，所述三相/二相转换单元包括依次连接的电流传感器、CLARK变换模块和PARK变换模块。