[发明专利]永磁同步电机定子磁链检测电磁转矩的最大转矩电流比的控制方法

摘要

一种永磁同步电机定子磁链检测电磁转矩的最大转矩电流比的控制方法，其特征在于：该方法利用永磁同步电机在同步轴系下的定子磁链来检测电磁转矩，其计算方法无需定子电感Ld、Lq和永磁体磁链ψf等随电机运行状态变化较大的参数，保证了不同运行状态下电磁转矩计算的精确性。引入电磁转矩计算值的增量作为反馈，建立转矩角的自动寻优算法并通过转矩角的闭环控制得到定子d、q轴电流的给定值，在定子d、q轴电流的闭环控制的作用下实现最大转矩电流比的精确控制。该方法既提高了控制系统鲁棒性，又具有良好的稳态控制精度和动态跟踪能力，特别适用具有宽运行范围和希望最大限度发挥转矩潜能的永磁同步电机的控制领域。

主权项

1.一种永磁同步电机定子磁链检测电磁转矩的最大转矩电流比的控制方法，其特征在于，该方法由以下步骤组成：a)首先通过检测定子相电流I_sa、I_sb和转子位置角θ经abc/dq坐标变换而得到转子磁场定向的同步轴系下的定子电流分量I_sd和I_sq；b)通过检测电机旋转电角速度ω_e，建立定子磁链检测电磁转矩的方程；永磁同步电机在同步轴系下的稳态电压方程为U_sd＝R_sI_sd-ω_eψ_qU_sq＝R_sI_sq+ω_eψ_d其中：U_sd、U_sq为定子控制电压在同步轴系下的分量；R_s为定子电阻；ω_e为电机旋转电角速度；ψ_d、ψ_q为定子磁链在同步轴系下的分量。ψ_d、ψ_q的计算式为ψq=RsIsd-Usdωe]]>ψd=Usq-RsIsdωe]]>上式表明：与定子磁链ψ_d、ψ_q有关的电机参数只有定子电阻R_s，而与定子电感L_d、L_q和永磁体磁链ψ_f无关。根据a)中得到的I_sd和I_sq值，利用U_sd、U_sq的当前状态值、检测得到的ω_e值和定子电阻参数R_s计算出定子磁链值。电磁转矩T_em的计算式为T_em＝p(ψ_dI_sq-ψ_qI_sd)上式表明：由于ψ_d、ψ_q的值仅受R_s的影响，因此T_em的检测值也仅受R_s的影响，避免了不同运行状态磁路饱和程度不同而造成的L_d、L_q和ψ_f参数发生较大变化对电磁转矩检测准确性的影响。再根据定子磁链值ψ_d、ψ_q和a)中所得到的I_sd、I_sq值计算出电磁转矩检测值。c)引入电磁转矩增量ΔT_em反馈并建立转矩角β的控制方程；ΔTem=Tem(n)-Tem(n-1)Tem(n-1)]]>其中：T_em(n)、T_em(n-1)分别为电磁转矩当前的检测值和前一次的检测值。转矩角β的控制方程为β＝β₀+PI(ΔT_em)其中：β₀为定子电流矢量角度的前一运行状态值；PI(ΔT_em)为ΔT_em的比例积分控制器的输出值。d)根据定子电流矢量幅值的给定值和转矩角β而得到定子d、q轴电流的给定值和与定子电流矢量幅值的给定值和转矩角β的关系式为Isd*=Is*cosβ]]>Isq*=Is*sinβ]]>e)建立带有交叉解耦项和前馈项的d、q轴的控制电压方程；前馈项U_sd′和U_sq′的值由电压稳态方程式计算U_sd′＝RI_sd-ω_eψ_qU_sq′＝RI_sq+ω_eψ_d交叉解耦项U_sd″和U_sq″由d轴电流调节器输出PI(I_sd)与q轴电流调节器输出PI(I_sq)计算U_sd″＝R{PI(I_sd)}-ω_eL_q{PI(I_sq)}U_sq″＝R{PI(I_sq)}+ω_eL_d{PI(I_sd)}d、q轴控制电压值的计算式为U_sd＝U_sd′+U_sd″U_sq＝U_sq′+U_sq″f)通过d、q轴控制电压U_sd、U_sq和转子位置角θ经dq/αβ坐标变换而得到定子静止两相轴系的电压分量U_sα和U_sβ；UsαUsβ=cosθ-sinθsinθcosθUsdUsq]]>g)通过U_sα和U_sβ，按照SVPWM调制方式得到PWM控制信号实现对逆变器的控制。