[发明专利]基于电角度计算机械角度的永磁同步电机转矩补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于电角度计算机械角度的永磁同步电机转矩补偿方法，对给定的固定空间矢量和电机电角度进行坐标变换分解，构造锁相环，误差角度求取和PI调节器，实现电机机械角度的计算，所计算出的机械角度与电角度同步。

技术领域

本发明涉及变频空调技术领域，特别是涉及一种基于电角度计算机械角度的永磁同步电机转矩补偿方法。

背景技术

对于变频空调领域，随着竞争日益激烈，成本要求越来越严格，市场上绝大部分压缩机都采用了单转子压缩机，这就需要对压缩机进行转矩补偿，对转矩补偿就需要压缩机的机械角度作为参考信息。

室外风机(PMSM)控制算法一般都是矢量控制算法，也就是磁场定向控制算法(简称FOC)。

矢量控制算法由坐标变换、电流采样和重构、位置估算、速度环调节器、电流环调节器、空间矢量调制(简称SVPWM)构成，如图1所示。

由于变频空调位置估算模块出来的位置角为电角度θ，而转矩补偿需要的机械角度，所以通过电角度求取机械角度是一种需求。理论上电角度和机械角度的关系如下：

或者其中P为电机的极对数。

而实际数字系统中，角度是一个周期复位信号，不可以通过上述关系式计算机械角度。

图2所示为电机极对数为3对极(P＝3)情况下，机械角度和电角度的理论波形图。由图2可以清楚得到电角度和机械角度的相位关系：电角度每经过P个周期后完成一个电角度周期，机械角度周期时间是电角度的P倍数，且两个角度是同步关系。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本发明致力于提供一种基于电角度计算机械角度的永磁同步电机转矩补偿方法，以提高机械角度的精确度和便利性，进而改善转矩补偿的效果，降低转矩补偿的成本。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下。

一种基于电角度计算机械角度的永磁同步电机转矩补偿方法，包括如下步骤：

从永磁同步电机的相电流获取电角度θ；

构造空间矢量，该空间矢量的幅值为A，角度为θset；

对空间矢量进行坐标分解，再对所得dq轴分量进行坐标变换，得到αβ轴分量；

Aα＝Ad×cos(θ)-Aq×sin(θ)；Aβ＝Ad×sin(θ)+Aq×cos(θ)

根据初始给定的机械角度及永磁同步电机的电机极对数P，计算中间电角度θr，

根据中间电角度θr及空间矢量在αβ轴的分量计算误差角度θq：

θq＝Aα×cos(θr)-Aβ×sin(θr)

采用比例积分PI调节器对误差角度θq进行调节，得到机械角速度Ω；

采用积分器对机械角速度Ω进行积分，得到最终的机械角度

本发明基于电角度计算机械角度的永磁同步电机转矩补偿方法，通过给定的固定空间矢量和电机电角度(位置估算输出)通过坐标变换分解、构造锁相环(误差角度求取和PI调节器)实现电机机械角度的计算，所计算出的机械角度与电角度同步，从而提高了机械角度计算的精确度和便利性，进而改善了转矩补偿的效果，降低了转矩补偿的成本。

附图说明

图1为图1永磁同步电机FOC控制算法原理框图；

图2为永磁同步电机机械角度和电角度理论波形(3对极电机)；

图3为给定空间矢量示意图；