[发明专利]一种超高速永磁同步电机瞬态电流规划方法

说明书

本发明提供了一种提高调速响应能力的超高速永磁同步电机瞬态电流规划方法，属于超高速永磁同步电机控制领域。本发明的瞬态电流规划模块利用考虑电流瞬态变化的电压模型，计算超高速永磁同步电机在MTPA控制、普通弱磁控制以及MTPV控制下的电流指令值，模式切换条件判断子系统判断控制模式为MTPA控制或普通弱磁控制或MTPV控制，将相应控制模式下的d、q轴电流指令值发送给电压解耦控制模块，电压解耦控制模块计算控制电机的d、q轴电压指令值，实现超高速永磁同步电机的控制。本发明扩大了超高速永磁同步电机实际输出的最高电磁转矩，从根本上解决超高速永磁同步电机调速响应弱的问题。

技术领域

本发明属于超高速永磁同步电机控制领域，尤其涉及一种提高调速响应能力的超高速永磁同步电机瞬态电流规划方法。

背景技术

超高速永磁同步电机应用于超高速电主轴、大功率燃料电池专用空压机等场景，是重要的核心部件。当前，超高速永磁同步电机已经能够满足超高速应用场景下的极限转速需求，然而，其调速响应能力仍然差强人意。实际上，由于超高速永磁同步电机在进行电流规划时，均是基于稳态的电压模型来推导电流轨迹，在电机调速过程中所推导出的电流工作点并不是该转速下所输出的最高电磁转矩，使得电机调速响应受到限制。

现有技术多在自抗扰控制方面提高超高速永磁同步电机调速响应能力。中国专利(CN107425769A)公开了一种永磁同步电机调速系统的自抗扰控制方法及系统，采用模糊自适应滑模速度控制方法来减弱速度控制过程中的超调现象，加快系统响应速度；采用了扩展状态观测器的反馈补偿，增强系统的抗扰动能力，使用内模电流控制策略，加快d、q轴电流响应速度。该专利存在的问题是：本质上是利用扰动补偿的方法提高抗扰动能力，以此改善调速响应，无法提高电机在调速过程中所能输出的最大转矩，因此调速响应能力提升有限。

中国专利(CN110289795A)公开了一种电动汽车用永磁同步电机控制系统及控制方法，采用预先建立的扰动适应的自抗扰模型对转子及电流信号处理，得到控制输出信号，使用了扩张状态观测器对负载转矩进行观测，提高了控制增益的调节精确度，从而提高永磁同步电机调速系统的抗干扰能力，以此提高调速响应。该专利通过提高控制增益的调节精确度来提高抗干扰能力，仍然没有改善电机在某一转速下的最大电磁转矩输出能力，调速响应能力还有很大提升空间。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种提高调速响应能力的超高速永磁同步电机瞬态电流规划方法，使电机运行在任意转速时都能输出最高电磁转矩，提高电机的调速响应能力。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种提高调速响应能力的超高速永磁同步电机瞬态电流规划方法，所述瞬态电流规划方法基于的瞬态电流规划系统，包括瞬态电流规划模块，所述瞬态电流规划模块包括MTPA控制子系统、普通弱磁控制子系统、MTPV控制子系统以及模式切换条件判断子系统；所述MTPA控制子系统计算MTPA控制下的d、q轴电流指令值，所述普通弱磁控制子系统计算普通弱磁控制阶段的d、q轴电流指令值，所述MTPV控制子系统计算MTPV控制阶段的d、q轴电流指令值，所述模式切换条件判断子系统判断控制模式为MTPA控制或普通弱磁控制或MTPV控制，将相应控制模式下的d、q轴电流指令值发送给电压解耦控制模块，电压解耦控制模块计算控制电机的d、q轴电压指令值；

所述瞬态电流规划方法包括步骤：

步骤(1)，模式切换条件判断子系统判断是否切换为普通弱磁控制或MTPV控制，若是，则进入步骤(2)，否则进入步骤(5)；

所述是否切换通过判断d、q轴电压值是否达到限幅值作为切换点，判断公式为：

若判断公式成立，则切换为MTPA控制，否则转入步骤(2)；