[发明专利]考虑直流母线电压跌落情况下的IPMSM弱磁控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑直流母线电压跌落情况下IPMSM的弱磁控制方法，具体步骤：首先通过离线辨识得到电机的参数，再采用MTPA控制法的公式计算出直轴电流，其次判断是否进入弱磁区，从而算出补偿的直轴电流，再将MTPA控制法下的直轴电流与补偿的直轴电流进行相加，得到给定的直轴电流，最后利用IPMSM的电流极限圆方程计算得出给定的交轴电流。本发明采用了负直轴电流补偿的弱磁控制方法，消除了直流母线电压变化可能导致电机的基速发生变化从而导致电机在一般控制方法下失控的影响，能够在母线电压大幅跌落情况下，仍维持电机恒转速运行。

技术领域

本发明涉及电机技术，特别是一种考虑直流母线电压跌落情况下的IPMSM弱磁控制方法。

背景技术

内置式永磁同步电机(IPMSM)凭借高效率、结构简单及体积小等优势，在交流伺服领域发挥着愈来愈重要的作用。为了拓宽永磁同步电机的电机转速范围，人们提出了各种方法。IPMSM因为永磁体的存在，高速时反电动势会超过加载电压，必须施加弱磁电流来维持电机高速情况下稳定。

传统的IPMSM弱磁控制方法是基于直流母线电压是恒值的情况下，主要包括：公式计算法，查表法，梯度下降法等算法。其中公式法完全依赖电机的参数，由于电机在运行中，其电感与磁链参数受到电流的变化而发生变化，则不再适用于直接的公式计算，该方法只具有理论意义，很少在实际中应用；查表法则需要大量的实验数据搭建表格，虽然解决了公式法对电机参数的依赖性，但不具备普遍性，实现困难；而梯度下降法是根据电机的电压极限椭圆的电压递减的方向和恒转矩运行曲线之间的夹角大小，来确定电机运行所在的弱磁区域，该方法避免了使用大量实验数据带来的不便，但实现程序复杂。

2011年，Jae Hyuk Lee在《Field-weakening strategy in condition of DC-link voltage variation using on electric vehicle of IPMSM》(ElectricalMachines and Systems(ICEMS)，2011International Conference on，2011)一文中，提出了根据转速、转矩和母线电压建立了3维指令表的方法，解决了电流调节器饱和带来转速失调的问题，同时也增强了动态性能，但创建表格难度大；2012年，黄苏融，、王维辰等人，在《基于母线电压动态变化的电动汽车永磁同步电机控制策略》(电机与控制应用，2012，39(10):24-29)一文中，提出了将实际母线电压向额定母线电压等效折合，同比调整作为查表依据的电角速度指令值的方法，拓宽了电机工作区的范围，但仍需要创建表格；2013年，陈宁、张跃等人，在《内埋式永磁同步电机驱动系统的弱磁控制》(控制理论与应用，2013，30(06):717-723)一文中，提出了在母线电压跌落时，引入了有效电压矢量的闭环控制，可以实时修正直轴电流，避免了电流调节器饱和的缺点，但由于引入的PI调节器多，调节困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种考虑直流母线电压跌落情况下的IPMSM弱磁控制方法，在IPMSM在母线电压跌落到低于给定转速所需要的母线电压，且电压极限椭圆与电流极限圆有交点时，通过判断电流调节器输出的电压综合矢量与实时直流母线电压的大小，来调整电机直轴电流，从而维持恒定转速。

实现本发明的技术解决方案为：一种考虑直流母线电压跌落情况下的IPMSM弱磁控制方法，直流母线电压值不是常值，具体步骤：

步骤一、构建IPMSM基于直流母线电压跌落情况下的弱磁控制系统，在基速以下搭建MTPA模块，利用IPMSM的交轴电感L_q、直轴电感L_d、永磁体磁链ψ_f及定子电流i_s计算得到直轴电流i_d0。