[发明专利]一种永磁同步电机驱动系统的控制方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机(PMSM)驱动系统的控制方法，其特征是根据检测到的定子a相电流i_a和定子b相电流i_b、转子实际位置角θ_r、实际速度ω_r以及直流电压U_dc，获得d轴定子电流指令和q轴定子电流指令处理器模块根据上述所获得的信号进行处理计算得到逆变器的三个控制信号Sa、Sb和Sc，从而实现对永磁同步电机的控制。本发明能有效提高永磁同步电机的同等电流下的转矩输出能力和最高转速，从而提高永磁同步电机驱动系统的控制性能。

主权项

1.一种永磁同步电机驱动系统的控制方法，所述永磁同步电机驱动系统的组成包括：逆变器、永磁同步电机、电压传感器、电流传感器、位置传感器和处理器模块；其特征是所述控制方法按如下步骤进行：步骤一、获得定子a相电流i_a和定子b相电流i_b、转子实际位置角θ_r、实际速度ω_r以及直流电压U_dc：根据由所述电流传感器检测到的定子a相电流i_a和定子b相电流i_b以及根据由所述位置传感器检测到的转子实际位置角θ_r，利用式（1）分别获得转子同步旋转坐标系下的定子实际的d轴电流i_d和q轴电流i_q，idiq=23cosθrcos(θr-23π)cos(θr+23π)-sinθr-sin(θr-23π)-sin(θr+23π)iaib-(ia+ib)---(1)]]>所述实际速度ω_r是利用所述转子实际位置角θ_r经过所述处理器模块中的速度计算模块获得的，直流电压U_dc是采用电压传感器获得的；步骤二、将步骤一中获得的直流电压U_dc、实际速度ω_r、定子实际的d轴电流i_d和q轴电流i_q送入所述处理器模块的计及磁路饱和及交叉饱和的电流指令变换器，获得d轴定子电流指令和q轴定子电流指令a、所述永磁同步电机驱动系统根据设定的给定速度与所述实际速度ω_r经过所述处理器模块的速度PI调节器获得定子电流指令b、利用永磁同步电机的d轴电流i_d和q轴电流i_q获得d轴电感L_d(i_d,i_q)及q轴电感L_q(i_d,i_q)；c、定义所述永磁同步电机的定子电流矢量i_s与所述转子同步旋转坐标系下的q轴夹角为β角，选取所述β角的大小分别为β⁽¹⁾,β⁽²⁾...β^(x)，并给所述x个β角加上x个索引n，得到x组d轴定子电流指令组和q轴定子电流指令组表达式如式（2）所示：id(n)=-abs(in*)sinβ(n)iq(n)=in*cosβ(n)n=1,2,...,x---(2)]]>式(2)中：abs（）表示绝对值函数，n为正整数，β角为0°至90°；d、利用式（3）获得最大转矩电流比控制判断条件C1(n)=ψfiq(n)+(Ld(id,iq)-Lq(id,iq))id(n)iq(n)---(3)]]>式(3)中：ψ_f为永磁体基波磁场在定子绕组中产生的磁链；选取所述最大转矩电流比控制判断条件计算结果的最大值所对应的索引n作为第一索引n₁；利用式（4）获得弱磁控制判断条件C2(n)=abs(ωr2((Lq(id,iq)iq(n))2+(Ld(id,iq)id(n)+ψf)2)-(Udc/3)2)---(4)]]>选取所述弱磁控制判断条件计算结果的最小值所对应的索引n作为第二索引n₂；f）通过比较所述第一索引n₁与所述第二索引n₂的值大小，选取较大值作为第三索引m；实现最大转矩电流比控制和所述弱磁控制之间的切换，选取所述第三索引m及相邻索引m-1和m+1所对应的d轴定子电流指令组和q轴定子电流指令组以及所述d轴定子电流指令组和q轴定子电流指令组所对应的最大转矩电流比控制判断条件或弱磁控制判断条件利用式（5）获得d轴定子电流指令和q轴定子电流指令id*=(id(m-1))2(C1or2(m+1)-C1or2(m))+(id(m+1))2(C1or2(m)-C1or(m-1))+(id(m))2(C1or2(m-1)-C1or2(m+1))2(id(m-1)(C1or2(m+1)-C1or2(m))+id(m+1)(C1or2(m)-C1or2(m-1))+id(m)(C1or2(m-1)-C1or2(m+1)))iq*=sign(in*)in*2-id*2---(5)]]>若m=1或m=x，则d轴定子电流指令和q轴定子电流指令按照式（6）获得：id*=id(m)iq*=sign(in*)in*2-id*2---(6)]]>步骤三、利用d轴定子电流指令和q轴定子电流指令以及转子实际位置角θ_r获得所述逆变器的控制信号：a、根据所述d轴定子电流指令和q轴定子电流指令与所述定子实际的d轴电流i_d和q轴电流i_q经过所述处理器模块的电流PI调节器获得定子d轴电压指令和q轴电压指令b、根据所述定子d轴电压指令和q轴电压指令以及所述转子实际位置角θ_r，经过所述处理器模块的PWM调制模块获得所述逆变器的三个控制信号Sa、Sb和Sc，从而利用所述逆变器的三个控制信号Sa、Sb和Sc实现对所述永磁同步电机的控制。