[發明專利]一種永磁同步電機狀態測量方法

無效

• 申請號: 201110154764.2
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102955862A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 蔣志宏;李輝;楊健;李丹鳳;黃強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種永磁同步電機狀態測量方法，包括將所述電機的三相交流電流、三相繞組間強耦合、以及與轉子磁場耦合輸入所述電機的數學模型，借助于坐標變換分析系統的輸入輸出關系，通過求解出三相繞組相電壓，再進行Clarke和Park變換，轉換成dq軸電壓將它解耦，使各物理量從靜止坐標系轉換到同步旋轉坐標系，同步坐標系中的各空間向量就都變成了直流量，隨后求解出力矩、角速度、角度和功率。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電機的數學模型的構建過程包括如下步驟：

(一)位置環、速度環和電流環調節

位置環的輸出作為速度環的參考值，速度環的輸出作為電流環的參考值，經電流環調節后得到u_d^*、u_q^*；

(二)反Park變換。

對上步經電流環得到的u_d^*、u_q^*進行反Park變換，得到u_α^*和u_β^*，作為下面SVPWM的輸入變量；

(三)扇區的選擇

首先引入判斷扇區編號的3個標量Va、Vb和Vc，兩相靜止坐標系下給定電壓為u_α^*、u_β^*

利用下述公式將u_α^*，u_β^*變換為Va，Vb和Vc

va=uSβvb=12(-3uSα-uSβ)vc=12(3uSα-uSβ)---(1)]]>

根據Va，Vb和Vc的正負確定電壓矢量所在的扇區

令

A=1va>00va≤0;]]>B=1vb>00vb≤0;]]>C=1vc>00vc≤0---(2)]]>

則給定電壓矢量u_av所在的扇區號為：

N＝4A+2B+C??????(3)

(四)計算MOSFET管導通時間：

引入3個通用變量X、Y和Z來計算時間

X=3TUdcuSβY=3T2UdcuSβ-3T2UdcuSαZ=3T2UdcuSβ+3T2UdcuSα---(4)]]>

如果計算時間出現飽和現象，那么計算時間Time_1和Time_2按如下方法進行修正

Time_1=Time_1Time_1+Time_2TTime_2=Time_2Time_1+Time_2T---(5)]]>

假設兩個零電壓矢量的作用時間相等，則根據總時間恒定原則，得零電壓矢量的作用的時間

Time_0=Time_7=T-Time_1-Time_22---(6)]]>

(五)計算三相繞組相電壓u_AN、u_BN、u_CN：

若u_AN+u_BN+u_CN＝0，那么根據開關管S_A、S_B、S_C的開關情況可以計算出A、B、C三相繞組的端電壓u_A、u_B、u_C，則中點電壓為：

uN=uA+uB+uC3---(7)]]>

則三相繞組相電壓為：

uAN=uA-uNuBN=uB-uNuCN=uC-uN---(8)]]>

(六)Clark、Park變換：

通過進行Clark和Park變換，得到d、q軸電壓u_d、u_q；

(七)龍格庫塔法求解出d、q軸電流：

利用上一步得到的d、q軸電壓u_d、u_q，通過四階龍格庫塔法求解電流的微分方程，進而得到d、q軸電流；

已知dq0坐標系統下的電流微分方程為：

uduq=RSidiq+Ld00Lqpidiq+ω0-LqLq0idiq+ω0ψf---(9)]]>

其中，p為微分算子；

ψ_f——轉子磁鋼在定子繞組上的耦合磁鏈；

L_d、L_q——坐標系上的等效電樞電感分量；

i_d、i_q——坐標系上的電樞電流分量；

u_d、u_q——d-q坐標系上的電樞電壓分量；

R_s——電樞繞組電阻；

ω——角速度；

求解(9)式即可求解出i_d、i_q；

(八)計算力矩、角速度、角度和功率

輸出電磁轉矩為：T_e＝p_m(ψ_fi_d+(L_d-L_q)i_di_q)???(10)

p_m——電機極對數；

力矩平衡方程式為

Te-Tl=Jdωrdt+RΩωr---(11)]]>

式中T_l——負載阻力矩；

ω_r——電機機械角速度(ω_r＝ω_e/p_m)；

R_Ω——阻尼系數；

J——電機軸轉動慣量。