[发明专利]内置式永磁同步电机的改进控制方法

说明书

本发明涉及永磁同步电机的控制方法，具体为内置式永磁同步电机的改进控制方法。解决现有使用参数在线辨识的永磁同步电机控制方法存在缺陷，使用不太理想的问题。本发明对转矩电流进行在线计算，根据电机动态参数进行实时修正，获得包含较准确的电机参数信息的电流计算模型，并利用该模型，进而计算得到转矩电流，且在低速和高速都可以对转矩电流进行实时修正，以此实现精确的转矩电流控制。该算法能够使电机运行在比较准确的工作点，具有良好的参数鲁棒性和动态响应特性。通过在前馈电压计算模块中对电机参数的变化情况进行在线估算，实现对参考电压的精确计算控制，提高电机控制精度。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机的控制方法，具体为内置式永磁同步电机的改进控制方法。

背景技术

传统的内置式永磁同步电机最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere，MTPA)控制方法通过对电机转矩模型进行求导运算，得出D轴电流给定再通过给定转矩T^*以及电机参数进行计算得到Q轴电流在转矩一定的情况下，D-Q轴电流满足以下公式：

由于最大转矩电流比(MTPA)控制方法中电流计算式中包含永磁磁链、D-Q轴电感等参数，在实际运行中，这些参数会随着负载扰动、温度变化和磁路饱和等因素发生非线性变化，给最大转矩电流比(MTPA)控制方法的电流计算带来比较大的波动。因此，提高给定电流和给定电压的计算准确度，成为永磁同步电机控制的关键之一。

为了提高永磁同步电机控制的准确性，大多数学者一般使用参数在线辨识的方法；近年来，有学者提出了一种基于虚拟信号注入的最大转矩电流比控制方法，该方法通过分析电机转矩与功率之间的关系，使用检测值代替电机参数，将高频电流信号注入到转矩公式中，依据泰勒级数展开公式，将含有高频信号的转矩信号分别通过带通滤波器，低通滤波器，得到最大转矩电流比所需的转矩对电流角变化率，将其通过一个积分器，控制其为零来实现最大转矩电流比控制。这种方法得到MTPA角度的计算方法收敛速度较慢，动态响应时间较长，算法复杂，且信号分析过程较繁琐，动态响应较差，实际应用中不太理想。

发明内容

本发明解决现有使用参数在线辨识的永磁同步电机控制方法存在缺陷，使用不太理想的问题，提供一种内置式永磁同步电机的改进控制方法。该控制方法通过实时而准确的确定电机参数，并对电机控制的电机电流进行精准的分配，进而较精确的对电机实现控制，使其具有良好稳态控制精度和动态响应速度；且该方法简单没有繁琐的计算过程。

本发明是采用如下技术方案实现的：内置式永磁同步电机的改机控制方法，共分4个模块，分别为采样计算模块1、电机参数计算模块2、转矩电流计算模块3、电流前馈解耦计算模块4；

1)采样计算模块

采集逆变器直流母线电压U_dc，以及电机定子电流i_a、i_b；对定子电流i_a、i_b进行Clarke变换和Park变换，得到同步旋转坐标系中定子电流D轴分量i_D和定子电流Q轴分量i_Q；

通过位置传感器(旋转变压器)采集电机转子位置角θ，并计算得到电机转子电角速度ω_r；

2)电机参数计算模块

电机参数计算模块输入变量为：

i_Q为电机定子Q轴电流实际值；

i_Q0为电感变化率发生转折时的Q轴电流分量；

L_Q0为在常温状态(或额定温度)下Q轴的电感分量，一般为常温下测量值或电机设计给定值；