[发明专利]一种内置式永磁同步电机最大转矩电流比控制方法

权利要求书

1.一种内置式永磁同步电机最大转矩电流比控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过采样得到电机的三相定子电流i_a、i_b、i_c，然后通过坐标变换得到d、q坐标系下的电流i_dr、i_qr；通过安装在电机上的旋转变压器获取电机的转子位置角θ和机械转速ω_r；

2)定义电机的转矩给定值为T_eref，电机的实际转矩为T_e；提取转矩对电流角的导数信息dT_e/dβ，并将导数信息dT_e/dβ作为积分器的输入，产生d轴电流的给定值i_dref，在给定转矩T_eref下，得到q轴电流的给定值i_qref；将d轴电流给定值i_dref减去d轴电流i_dr得到d轴电流误差值，将q轴电流给定值i_qref减去q轴电流i_qr得到q轴电流误差值，将d轴电流误差值和q轴电流误差值分别作为PI控制器的输入，将PI控制器的输出加上前馈解耦项，得到d轴定子电压参考值v_dref和q轴定子电压参考值v_qref；所述的转矩对电流角的导数信息dT_e/dβ的提取如下：

电机的d、q轴电流i_d、i_q与电流角β存在如下关系

式中，I_s为定子电流幅值，i_d、i_q分别为电机的实际d、q轴电流i_dr和i_qr经过低通滤波器滤波后的电流值；

又有

由上述两式可得

通过上述方式即可得到准确的转矩对电流角的导数信息；

转矩对d、q轴电流的偏导信息的提取如下：

(401)将d轴定子电压参考值v_dref和q轴定子电压参考值v_qref，加入上死区补偿分别得到v_{d_com}和v_{q_com}，将v_{d_com}、v_{q_com}以及d轴电流i_dr和q轴电流i_qr作为低通滤波器的输入量，然后得到低通滤波器的输出量v_d、v_q、i_d以及i_q；利用滤波器的输出量，通过如下公式可得电机实际转矩值T_e：

式中，R为电机定子电阻值，ω_e为电机电角速度；

(402)定义适当幅值和频率的互补方波信号Δi₁(t)和Δi₂(t)分别为

式中，A为适当大小的值，t为时间，N为任意正实数，T_s为系统的控制周期；

将上述形式的方波信号叠加在通过步骤(401)得到的i_q、i_d后，可得i_q和i_d注入方波信号后的转矩方程，如下所示

式中，以及分别为叠加方波信号后的电机实际转矩信号；

以为例，其在点(i_d、i_q)附近做周期性变化，可在点(i_d、i_q)处进行二元泰勒级数展开

由数学公式可知

上式不含i_q项，因此其二阶及以上偏导均为0，故展开的二元泰勒级数表达式可表示为

同理可得到i_q注入Δi₂(t)的转矩表达式

将上述两式相加并减去电机实际转矩值T_e得

依照同样的方式，得到

3)将步骤1)得到的转子位置角θ和步骤2)得到的d轴定子电压参考值v_dref和q轴定子电压参考值v_qref作为电压空间矢量脉宽调制方法的输入，采用电压空间矢量脉宽调制方法得到6路PWM脉冲触发信号，控制两电平电压源型逆变器工作，从而驱动电机旋转。