[发明专利]永磁同步电机的控制系统及采用此控制系统的控制方法

摘要

本发明提供一种结构精简的永磁同步电机的控制系统，包括MTPA和弱磁算法模块、PARK变换和CLARK变换模块、电流PI控制部件、IPARK变换和ICLARK变换模块、三相静止坐标系SVPWM过调制模块以及逆变器。本发明还提供一种采用上述控制系统控制永磁同步电机的方法，本发明控制方法从一个新角度看待SVPWM的过调制问题，取消了扇区的概念并统一了SVPWM线性调制和过调制算法，避免了常规算法中控制角和保持角的计算，可实现从线性调制到六阶梯模式的连续平滑调制，不仅简化了算法而且还提高了控制精度，从而减小了电压电流谐波含量，减小了转矩脉动。

主权项

1.一种永磁同步电机的控制方法，其特征在于，采用永磁同步电机的控制系统进行控制；所述永磁同步电机的控制系统包括MTPA和弱磁算法模块(1)、PARK变换和CLARK变换模块(2)、电流PI控制部件(3)、IPARK变换和ICLARK变换模块(4)、三相静止坐标系SVPWM过调制模块(5)以及逆变器(6)；所述电流PI控制部件(3)包括直轴电流PI控制器(31)以及交轴电流PI控制器(32)；所述MTPA和弱磁算法模块(1)同时与所述直轴电流PI控制器(31)和所述交轴电流PI控制器(32)连接；所述直轴电流PI控制器(31)和所述交轴电流PI控制器(32)均与所述IPARK变换和ICLARK变换模块(4)连接；所述三相静止坐标系过调制SVPWM模块(5)分别与所述IPARK变换和ICLARK变换模块(4)和所述逆变器(6)连接；所述逆变器(6)与永磁同步电机连接；所述PARK变换和CLARK变换模块(2)同时与直轴电流PI控制器(31)、交轴电流PI控制器(32)以及永磁同步电机三者连接；该控制方法包括以下步骤：第一步、MTPA和弱磁算法模块(1)根据转矩给定值计算得到直轴电流给定值和交轴电流给定值输出给电流PI控制部件(3)；PARK变换和CLARK变换模块(2)将永磁同步电机实际的A相电流和B相电流从三相静止坐标系变换到与转子磁场同步旋转的坐标系，得到直轴电流实际值和交轴电流实际值输出给电流PI控制部件(3)；第二步、电流PI控制部件(3)中的直轴电流PI控制器(31)根据给直轴电流给定值和直轴电流实际值的偏差做PI运算得到直轴参考电压输出给所述IPARK变换和ICLARK变换模块(4)；电流PI控制部件(3)中的交轴电流PI控制器(32)根据给交轴电流给定值和交轴电流实际值的偏差做PI运算得到交轴参考电压输出给所述IPARK变换和ICLARK变换模块(4)；第三步、IPARK变换和ICLARK变换模块(4)将旋转坐标系内的直轴参考电压和交轴参考电压变换到三相静止坐标系内，得到A相参考电压、B相参考电压和C相参考电压输出给三相静止坐标系过调制SVPWM模块(5)；第四步、三相静止坐标系过调制SVPWM模块(5)根据三相静止坐标系内的A相参考电压、B相参考电压和C相参考电压计算得到驱动三相桥臂的PWM波；第五步：驱动三相桥臂的PWM波驱动逆变器(6)产生三相电流控制永磁同步电机(7)；所述第四步中三相静止坐标系过调制SVPWM模块(5)根据三相静止坐标系内的A相参考电压、B相参考电压和C相参考电压计算得到驱动三相桥臂的PWM波的具体过程是：步骤E1、获得表达式4)和表达式5)，得到TA和TB的值：其中，TS为三相静止坐标下电压矢量Uref的作用时间；θ为三相静止坐标下电压矢量Uref与电压矢量Ua之间的夹角；Udc为母线电压；步骤E2、根据表达式4)和表达式5)以及令TA＝Ta‑Tc和TB＝Tb‑Tc，得到表达式6)，将步骤E1中得到的TA和TB的值代入表达式6)获得Ta、Tb、Tc的值：其中，Ta、Tb、Tc为并行关系的作用时间，且三者均位于0‑TS之间；步骤E3、将步骤E2所得Ta、Tb、Tc的值代入表达式16)，求出T’a,T’b,T’c的值：其中：T’a,T’b,T’c为三相桥臂的作用时间；步骤E4、根据步骤E3获得的T’a,T’b,T’c的值输出驱动三相桥臂的PWM波。