[发明专利]一种永磁同步电机在弱磁控制下的在线参数补偿方法

说明书

本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，具体说是一种永磁同步电机在弱磁控制下的在线参数补偿方法。本发明所述方法在单q轴电流调节器弱磁控制的基础上，增加了一种基于d轴电流和q轴电压的双误差的双参数补偿策略，将三个永磁同步电机参数降维为q轴电感和d轴磁链两个参数；根据电机的电流指令值与响应值之间的偏差以及d轴电压指令值和前馈值之间的偏差来实时补偿电机参数，实现了永磁同步电机在弱磁控制下的转矩精度的提升。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，具体说是一种永磁同步电机在弱磁控制下的在线参数补偿方法。

背景技术

永磁同步电机由于调速范围宽、功率密度高和效率高等优点，在轨道交通、电动汽车等领域得到了广泛的应用。目前，永磁同步电机多采用矢量控制，且需要弱磁以满足宽调速范围的调速需求。然而电机在运行过程中随着其运行工况以及温度的变化，常导致其定子电阻、直交轴电感和永磁体磁链等电气参数发生较大的变化。这些参数对于实现高精度的矢量控制具有重要的意义，但在控制过程中这些参数常常由电机制造厂商提供或者离线测量得到，单一不变的参数显然无法应对电机频繁变化的工况需求。

目前，本技术领域内针对参数变化这一问题主要有查表法、参数在线辨识方法。查表法需要通过实验测定电机在不同温度下多种工况变化时的电机参数，因此需要进行大量重复实验以获得足够的实验数据，实现起来较为复杂。参数在线辨识方法一般需要改变电机的运行工况或者注入额外的扰动信号以实现对多个电气参数的同时辨识，电机实时运行时无法随意改变工况，而弱磁控制下可调量减少同样无法采用信号注入的方法。

专利申请号为CN201610369758.1，名称为《一种大功率表面式永磁同步电机优化控制方法》的专利申请中公开了：利用实时获取的永磁同步电机定子温度值查询定子的温度阻值对照表得到定子绕组电阻值，此外利用模型参考自适应系统法在电机运行时实时辨识电机的永磁体磁链值和定子电感值以实现电流控制的解耦，由于该方案待辨识的参数个数仅有两个，因此无需注入额外的信号，但缺点在于该方法仅可用于表贴式永磁同步电机。

专利申请号为CN201710325076.5，名称为《一种改进的永磁同步电机弱磁调速方法》的专利申请中公开了：首先测定电机在不同温度下的电机绕组阻值和永磁体磁链值并进行曲线拟合，在电机运行时根据当前测量温度获取实时电阻和磁链值后，再利用电机的数学模型实时计算电机的直交轴电感，该方法同样可以实现电机在弱磁控制下的高精度控制，但是需要事先做大量的温升实验。

发明内容

针对永磁同步电机现有的弱磁控制技术由于参数变化导致控制精度下降的问题，本发明提出一种永磁同步电机在弱磁控制下的在线参数补偿方法。该方法可以根据电机的电流指令值与响应值之间的偏差以及d轴电压指令值和前馈值之间的偏差来实时补偿电机参数，提高永磁同步电机弱磁控制下的转矩输出精度。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种永磁同步电机弱磁控制方法，采用了如下的弱磁控制策略：

1)根据d轴电流指令值、q轴电流指令值、电机参数计算d轴前馈电压值和q轴前馈电压值；

2)根据d轴前馈电压值和q轴前馈电压值计算得到前馈电压指令幅值；根据前馈电压指令幅值与电压限幅值的差值，通过电压PI控制器对d轴电流指令值进行调节；

3)根据电压限幅值和电压矢量相角计算得到d电压指令值和q轴电压指令值。

一种永磁同步电机在弱磁控制下的在线参数补偿方法，具体包括以下步骤：

步骤1，采集永磁同步电机的三相绕组电流值，并相继作克拉克变换和帕克变换得到永磁同步电机在两相旋转换坐标系下的d轴电流实际值i_d和q轴电流实际值i_q；